淺談北斗定位、短報文基本原理及TCXO應用

    GNSS對于定位和授時的誤差主要原因是本地接收機的時鐘不能采用和衛星鐘同樣的精準時鐘，衛星鐘采用的是非常精確的銫原子鐘、銣原子鐘、氫原子鐘等，成本原因，地面使用的接收機不可能配備同樣昂貴的原子鐘，因此必然會存在本地鐘差，這也就導致了本地時鐘無法做到與衛星時鐘完全同步。

    GNSS 定位授時主要包括RNSS和RDSS兩種服務。在RNSS服務中，距離的測量存在偏差，這偏差主要來自于接收機與衛星的鐘差，好在這個偏差對于每個衛星都是一樣的。我們就可以在測量的時候考慮這個偏差，我們把這樣的測量結果稱為偽距，意思就是這樣的距離并不是真正的距離。偽距可以寫成下面的形式：

其中Xsj、Ysj、Zsj 是衛星的相對坐標，Xu、Yu、Zu是接收機的相對坐標，but 就是誤差。

式中包含了X/Y/Z 及but 誤差4個變量，所以需要通過4個方程式，也就是至少4個衛星參數，最終能夠確定偽距，然后進行消冗處理。中國北斗系統兼容RNSS 和RDSS 服務，其中RDSS 是有源衛星服務，可以通過在衛星位置已知的條件下，計算出用戶機與兩顆衛星的真實幾何距離。這樣，分別以兩顆衛星為球心、用戶機至兩顆衛星的距離為半徑確定兩個球面；用戶就在這兩球面交叉線上；在地面高程一致的情況下，地球表面與上述交叉線有兩個交點，一個在南半球，一個在北半球服務區，對于我國用戶而言，后者即為用戶位置，也就是三球交會定位原理。

另外，中國北斗由于采用RDSS 的服務，北斗可提供SMS服務，這是北斗的獨家秘笈。從北斗一號，到北斗二號，再到北斗三號，北斗SMS功力不斷提升。北斗SMS服務,分為向亞太區域用戶提供的SMS和向全球用戶提供的SMS服務。區域SMS采用RDSS體制，用戶無法獨立完成距離解算，用戶要向GEO衛星發出定位請求和信息，衛星轉發至地面中心，地面中心完成用戶位置解算，并將位置和相關信息通過衛星回傳給用戶。

目前，北斗三號的區域短報文通信服務單次短報文最大長度為14000比特，大約相當于1000漢字，全球短報文通信服務利用14顆MEO衛星實現覆蓋全球的報文通信服務，單次短報文最大長度為560比特，大約相當于40個漢字。終端發射功率可降低到3W以下。短報文通信成功率也很高，根據評估，區域短報文通信成功率優于99.6%，全球短報文通信成功率由于96.46%。

不管是定位導航還是短報文服務，作為地面接收機都需要采用高穩定度的TCXO 產品， 也被稱之為溫度補償晶體振蕩器又稱溫補晶振，其在一定的溫度范圍內通過一定的補償方式（比如電容補償、熱敏電阻網絡補償等）而保持晶體振蕩器的輸出頻率在一定的精度范圍內（如10-7級、10-6 級）的晶體振蕩器。它具有開機特性好、功耗低、頻率-溫度穩定性高等特點。廣泛應用于各種通信、導航、雷達、衛星定位系統、移動通信、程控電話交換機、各類電子測量儀表中。GNSS主板是由RF射頻芯片,基帶芯片和核心CPU,晶振且加上相關外圍電路而組成的一個集成電路,其所有的功能一般都集成在一塊PCB主板上，因此要求TCXO晶振不但滿足GNSS系統的穩定性,同時又保證小型化設計,隨著定位精度的不斷提高，對TCXO 產品的短穩特別是秒穩提出了更高的要求。

惠倫公司是國內一家專業具備晶體晶振全系列產品研發、生產的公司，我們一直致力于產品性能的精耕細作，在國內是為數不多的具備從晶片研磨加工到最終產品 in house 能力的公司，并在2015年推出小尺寸SMD TCXO 產品，隨著產品升級換代的要求，對于TCXO 產品越來越趨向于小型化低功耗，惠倫公司的精研磨+光刻的生產工藝可以應對各類客戶及應用的要求。其中9T/1T 系列的高精度（+_0.5ppm vs. -40~85degC）、低抖動（-153dBm/hz@1Mhz）TCXO 產品已經被廣泛應用于各類電力、通信、導航等領域，短穩斜率的指標已經可以比肩日系品牌，受到眾多客戶的認可：

9T26/1T26 系列2016&1612size產品的短穩可以達到+_0.1ppm/degC ; +_10ppb/s

3TG10 10Mhz TCXO 產品適用于各類北斗短報文產品。