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到了一個陌生的城市，哪都找不著，如何是好？別急，有導航呢！它能讓你的定位精度達到米級、輕松找到附近最地道的餐館、順利到達你想去的任何地方，這就是全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS），它正在給人們的生活帶來巨大便利和更多全新體驗。
目前，包括美國GPS、歐盟Galileo、俄羅斯GLONASS、中國北斗，全球已經(jīng)擁有四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。那么，這四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)將各自扮演怎樣的角色？如何利用有效的測試手段來保障衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現(xiàn)最佳精度的定位和性能？當前全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)即將面臨哪些挑戰(zhàn)？未來全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)又將呈現(xiàn)怎樣的發(fā)展趨勢呢？如何在極具挑戰(zhàn)的環(huán)境下通過模擬各種應用場景提供定位精度測試？對此，在2015年“第六屆中國衛(wèi)星導航學術年會”期間，思博倫通信衛(wèi)星導航事業(yè)部運營總監(jiān)Martin Foulger和亞太區(qū)銷售經(jīng)理AndrewHart在接受專訪時為我們進行了解讀。
思博倫通信衛(wèi)星導航事業(yè)部運營總監(jiān)Martin Foulger
思博倫通信衛(wèi)星導航事業(yè)部亞太區(qū)銷售經(jīng)理Andrew Hart
市場格局：四大系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展，機遇和挑戰(zhàn)并存
當前，包括美國、俄羅斯、歐盟、中國在內(nèi)的國家或地區(qū)都不惜投入巨資建設全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。值得一提的是，目前中國已經(jīng)開啟了北斗導航時代，其應用已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業(yè)、林業(yè)、電信、水利、測繪等多個領域。而隨著中國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務之后，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)市場也從GPS一家獨大邁入多元特色發(fā)展的新時代。
在Martin Foulger看來，GPS仍然是目前最主要的導航系統(tǒng)，也是目前唯一向公眾全面提供導航服務的系統(tǒng)；Galileo目前正在奮起直追，去年已經(jīng)發(fā)射多顆衛(wèi)星，而今年也計劃再發(fā)射多顆衛(wèi)星，該系統(tǒng)目前已經(jīng)距離全球范圍內(nèi)的全面服務越來越近；GLONASS正在向其現(xiàn)代化結(jié)構(gòu)過渡，即從基于FDMA的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛贑DMA的信令；北斗正在從第二階段向第三階段過渡，并且在今年3月首次發(fā)射了第三階段的衛(wèi)星。
隨著歐盟Galileo系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS以及中國北斗系統(tǒng)的加入，將為世界更多地區(qū)提供導航服務，而且新增的三大衛(wèi)星導航系統(tǒng)可能在特定地區(qū)更高精度的導航方面具備獨特的優(yōu)勢。其中，北斗系統(tǒng)將會為中國地區(qū)、亞洲南部、甚至遠至澳大利亞的用戶提供衛(wèi)星導航服務；而Galileo和GLONASS將會為GPS導航覆蓋區(qū)更南或更北地區(qū)的用戶提供服務。
一旦這些GNSS衛(wèi)星導航系統(tǒng)結(jié)合為一體后，將會大幅改善世界各地的衛(wèi)星導航服務能力，尤其是有助于改善GPS覆蓋區(qū)以外的衛(wèi)星導航服務能力。與此同時，伴隨四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)并存和協(xié)同發(fā)展趨勢的到來，人們可以利用多星座定位來提高定位精度，并大大縮短定位時間，帶來更佳的導航體驗。當然，這也給衛(wèi)星導航系統(tǒng)在測試方面提出了新的挑戰(zhàn)。
全面方案：確保各系統(tǒng)之間互用性與兼容性
據(jù)了解，僅在2014年和2015年初，全世界就發(fā)射了多顆導航衛(wèi)星，業(yè)界在這些衛(wèi)星導航系統(tǒng)中的大量投資，對于生產(chǎn)接收機和導航系統(tǒng)的企業(yè)而言無疑是激動人心的好消息。而在四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)并存與協(xié)同發(fā)展的同時，如何保障衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度和用戶體驗成為巨大挑戰(zhàn)，而為這些獨立的系統(tǒng)和不同系統(tǒng)的組合提供有效的測試解決方案成為解決之道。
“作為GNSS測試領域的領導者，思博倫擁有全系列的測試解決方案，不僅適用于單個導航系統(tǒng)，也可以用于多模GNSS測試。”Martin Foulger介紹稱，針對全球范圍內(nèi)的客戶，思博倫提供了一系列GNSS測試解決方案和服務，包括模擬、在真實環(huán)境中的記錄、并在實驗室中加以回放的技術等等；在多模GNSS測試方面，我們正在幫助客戶解決各獨立導航系統(tǒng)之間的互用性和兼容性等問題。
對于備受業(yè)界關注的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，Martin Foulger指出，北斗系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何確保北斗系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間的互用性，以及確保系統(tǒng)的整體性能。而隨著北斗系統(tǒng)的不斷成長，其對高精度測試的要求也將日益突顯。對此，思博倫擁有開發(fā)和提供高精度測試系統(tǒng)所需的解決方案和知識，將有效確保北斗系統(tǒng)的互用性和性能。在面向未來的測試需求方面，我們的解決方案也完全可以滿足北斗系統(tǒng)的測試需求。
談及多模GNSS的需求，Martin指出，多模GNSS肯定有助于改善可用性、精度、首次定位時間和動態(tài)精度等多種性能參數(shù)，同時對完整性也大有幫助。不過，所有這些要正確實施到接收機中才行。例如，一臺多模GNSS接收機可能會跟蹤GPS和GLONASS，但當它發(fā)現(xiàn)GPS系統(tǒng)存在缺陷，接收機中的算法可能會自動認定是GLONASS存在缺陷，因此會轉(zhuǎn)為純GPS模式，但事實上存在缺陷的是GPS系統(tǒng)，因此開發(fā)商必須對接收機中的算法深思熟慮，確保其使用多模GNSS的方式是準確無誤的。對此，思博倫的模擬器解決方案能夠設定任意星群下任意數(shù)量的衛(wèi)星，并且為每個星群或信號中注入錯誤，測試不同條件下究竟會發(fā)生怎樣的情況，幫助客戶確保各個導航系統(tǒng)之間的互用性和兼容性。
閏秒現(xiàn)象：通過正確全面的測試做到未雨綢繆
此外，需要特別指出的是，2015年6月30日，衛(wèi)星導航行業(yè)將迎來又一次閏秒現(xiàn)象。據(jù)了解，閏秒是指為保持協(xié)調(diào)世界時（UTC)接近于世界時時刻，由國際計量局統(tǒng)一規(guī)定在年底或年中對協(xié)調(diào)世界時（UTC）增加或減少1秒的調(diào)整。當協(xié)調(diào)世界時（UTC）與原子時的偏差超過0.9秒時，就把世界時向前撥1秒（負閏秒，最后一分鐘為59秒）或向后撥1秒（正閏秒，最后一分鐘為61秒）。增加的這“一秒”，對于一些特殊行業(yè)來說，足以帶來很大的影響。據(jù)了解，上一次閏秒是2012年6月30日，當時Reddit掉線了一個半小時、Gawker、LinkedIn以及Yelp等網(wǎng)站都陷入臨時服務中斷狀態(tài)。此外，大型航空公司預定系統(tǒng)Amadeus Altea也受到影響，澳大利亞航空公司和維珍旗下澳大利亞航空公司的導航系統(tǒng)出現(xiàn)混亂并導致飛行計劃中斷。
即將到來的2015年6月30日的這一次閏秒事件，對于許多衛(wèi)星導航系統(tǒng)來說都存在，而其中對于北斗系統(tǒng)而言更加關鍵，因為這是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)自2012年底正式提供服務以來跨越閏秒的首秀，將是許多北斗設備第一次面對閏秒現(xiàn)象。屆時，GPS系統(tǒng)與UTC系統(tǒng)之間的差值將從16秒變?yōu)?7秒，北斗系統(tǒng)與UTC之間的差值將從2秒變?yōu)?秒。
那么，閏秒將給衛(wèi)星導航系統(tǒng)帶來哪些挑戰(zhàn)？對此，Andrew Hart指出，在衛(wèi)星導航行業(yè)中，閏秒已經(jīng)是一個為人熟知的問題。而今年6月30日的這一次閏秒事件將是許多北斗設備的第一次，出于一些原因很多設備可能無法正常對閏秒進行預期的修正。因此各個接收機廠商與設備制造商，特別是那些提供授時系統(tǒng)的廠商及與時間同步緊密關聯(lián)的部門和單位，應預先評估此次閏秒事件對各自帶來的可能影響，準備相應的預案，以實現(xiàn)2015閏秒的輕松“跨欄”。
“我們知道，每次執(zhí)行產(chǎn)品的資格認證或驗證時，對未來事件進行前瞻性測試至關重要，而對于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)所面臨的閏秒問題亦是如此。”Andrew Hart認為，只有當這些設施中的接收機未經(jīng)過周全的測試，閏秒才會對其產(chǎn)生影響。因此，針對閏秒現(xiàn)象，我們要做的就是針對未來事件進行測試，只要有正確的測試，才不會出現(xiàn)真正的問題。
“我們強調(diào)的是全面的測試，而不僅僅著眼于閏秒，因為GNSS星群中要測試的內(nèi)容還有很多，例如星期數(shù)跳變的問題等等，這些都是應該在當前進行產(chǎn)品資格認證時進行測試的項目，而且用模擬器來進行測試也非常方便。”Andrew Hart表示，例如，我們可以很方便地對接收機進行評價和測試，我們的測試系統(tǒng)可以設定未來的任意時間，了解出現(xiàn)閏秒時它們會有怎樣的表現(xiàn)。經(jīng)過正確的測試后，不管是否發(fā)生閏秒，我們都不需要等著它們在真實世界中發(fā)生的時候才采取行動，而是真正地做到未雨綢繆。
未來趨勢：應用領域?qū)⒊掷m(xù)擴大
談及全球衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，Andrew Hart指出，當前衛(wèi)星導航與定位的應用領域正在迅速擴大，從軍用和智能運輸系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)，再到智能手機、相機、可穿戴設備、無人機和平板電腦等等，衛(wèi)星導航幾乎無所不在。而思博倫擁有全面的、端到端的解決方案，可以有效滿足上述衛(wèi)星導航與定位的最新測試需求。
例如，隨著電子設備融合越來越多的基于位置的應用和服務，快速、準確且易于使用的生產(chǎn)線測試對于實現(xiàn)出色的終端用戶體驗至關重要。利用思博倫的RF信號模擬器，在每一種設備上均可以實現(xiàn)快速、可靠、精確的測試。
在可穿戴設備方面，Andrew Hart認為，如果想成功向市場推出高質(zhì)量的位置感知可穿戴設備，需要確保其定位能力滿足用戶對性能的期望。模擬和RPS（記錄回放系統(tǒng)）技術可以對此提供全面的保障，讓可穿戴設備生產(chǎn)廠商知道自己的產(chǎn)品能否在所有條件下均能夠提供精確的定位、導航和計時數(shù)據(jù)，降低客戶在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題的風險、壓縮測試的成本，并且加快產(chǎn)品上市的速度。為此，思博倫提供內(nèi)容廣泛且在市場中處于領先的多種模擬和RPS解決方案，同時思博倫專家測試顧問也可以幫助客戶選擇適用于其可穿戴設備產(chǎn)品周期的正確測試設備和測試案例。
而在車聯(lián)網(wǎng)市場，車載網(wǎng)絡正在提供比以往任何時候都更大的便利、更高的安全性和更多的信息娛樂選擇。據(jù)Andrew Hart介紹，針對車聯(lián)網(wǎng)測試方面，思博倫建立了一個獨立的業(yè)務團隊，專門面向車聯(lián)網(wǎng)市場，我們將思博倫所有三個業(yè)務部門（定位業(yè)務部門、無線業(yè)務部門、網(wǎng)絡應用業(yè)務部門）的技術集中起來，幫助客戶將這些解決方案集成到自己的產(chǎn)品中，從而幫助客戶測試、改善和優(yōu)化車內(nèi)、V2V（車輛間）和V2X（車輛與基礎設施間）的網(wǎng)絡連接，為駕駛者和乘客提供更好的駕乘體驗。
測試自動化：大幅提高測試和生產(chǎn)效率
在對GNSS接收機的性能進行測試時，運行多次測試進而提供統(tǒng)計結(jié)果非常重要。例如，如果您要執(zhí)行接收機的首次定位時間測試，您要將該測試重復多次，并取其中的平均結(jié)果。要想讓測試自動化系統(tǒng)取得成功，有幾項要素必不可少。
Andrew Hart指出，要想讓測試自動化系統(tǒng)取得成功，首先，測試設備必須有全面的遠程接口，而思博倫的所有多模GNSS模擬系統(tǒng)均已具備；其次，測試設備必須能夠與GNSS接收機互動，在測試過程中能執(zhí)行多項任務；同時，自動化工具需要能夠?qū)δM數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)進行對比分析，并對一些預先定義的參數(shù)加以分析，確定設備是否通過了測試；此外，還有靈活性，不同的制造商會使用不同的方法來執(zhí)行測試并分析結(jié)果，因此使用的自動化測試工具必須可以靈活適配不同廠商。對此，思博倫提供的iTest測試工具能夠?qū)崿F(xiàn)上述所有能力。
“憑借全面的衛(wèi)星導航與定位測試產(chǎn)品和解決方案，思博倫能夠幫助客戶在開發(fā)下一代全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)服務或設備的過程中，執(zhí)行全面、可靠且可重復的高精度測試，從而實現(xiàn)最佳的精度、可用性、完整性和性能，確�？蛻舢a(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)其既定目標�！盇ndrew Hart說。
