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四大全球导航卫星系统的2017和2018

来源:m6米乐官网电脑版登录入口唯一    发布时间:2024-05-25 19:26:05

  光阴似箭,日月如梭,2017 年眼看过去了,2018年行将来临。在这辞旧迎新的日子里,《GPS世界》杂志每年总要四大全球导航卫星系统的头头脑脑们,发表总结今年、展望来年的谈话,今年也不例外。在这里我们不妨针对这些谈话,做个摘录随笔。

  美国GPS管理局主席史蒂文·惠特尼上校认为,2017年GPS克服了重重挑战,无论在重大采购和开发方面,均取得了里程碑式的进展。并且为2018年发射第一颗GPSIII卫星做好了准备。

  GPSIII进入发射之旅。GPS III总承包商洛克希德·马丁公司,在今年2月底成功地将GPS III01星存放入库,经过全面的工程审查,9月份SV-01被确定为可供发射使用。

  全球定位系统(GPS)管理局也在今年启动了首发式发射计划,并于11月份完成了最后的工厂任务准备测试。同样重要的是,其他九颗卫星的生产正在紧锣密鼓地进行,预计将于2018年初发布SV-02“可供发射”声明。同时,该机构也在为后续的生产合同准备征求建议书(RPF),该项合同将增加多达22颗GPS III卫星。

  随着美国国防部(DoD)最终确定了该计划的要求,并准备在年底之前发布需求计划书(RFP)。

  新一代运控系统(OCX)和军用GPS用户设备(MGUE)有所进展。一直以来,虽然新一代运控系统(OCX)都是美国国防部的工作重点,但该方案在重组计划后于2017年才取得了进展。8月份,OCX第一次完成了与GPSIII卫星的集成对接。在11月份期待已久的OCX初始版本(被称为Block 0)进行了交付。

  尽管这些是令人鼓舞的迹象,但到2022年形成完全的成套系统仍然有很长的路要走。今年年初,军用GPS用户设备(MGUE)计划实现了采购里程碑B,使其进入工程和制造开发阶段。MCEU的目标是在2017年11月完成初步设计审查。

  同样重要的是,MGUE成功地完成了两个重大的风险降低试验。首先,美陆军成功演示了与MGUE接收板块结合的81毫米迫击炮精确制导弹药,在3月份完成第一次M代码指导打击测试。接着,空军在四次成功的飞行测试中演示了集成到B-2轰炸机内的MGUE导航装置原型机。这些测试增强是抗干扰和反欺骗GPS能力的重要一步,确保为美国及其盟友提供安全、可靠的保护。

  格洛纳斯的总设计师谢尔盖·卡如廷、信息卫星系统总干事尼古拉·特斯托叶图夫和俄罗斯空间系统总干事安德烈·图林一起撰文谈格洛纳斯。文章指出,现代社会对导航信号的依赖性日益增强,增加了GNSS提供者的责任。同时,用户希望可以很简单地获得高质量服务。这也是格洛纳斯团队追求的目标:提高在用户级别的格洛纳斯服务质量。

  在推进FDMA和CDMA两种类型信号的同时,正式在公布的ICD文件中,将用户提高定位精度的需求落实到信号传播环境误差修正,尤其是将电离层与对流层的修正模型纳入其中。计划使用导航中的FDMA备用信号的超帧传输电离层模型描述中的参数,正在进行的研究表明,使用自适应模型进行折射修正的三个参数:电离层F2峰值处TEC的数值因子(总电子含量)、太阳能活动指数和日地磁活动指数。修正后的电离层效应可减少70%。同时,还运用与纬度相关的对流层模型,以期提高精度。

  今年,第四代GLONASS-K2卫星已经通过技术基准的初步设计审查。新的卫星平台可提供卫星质心和卫星天线相位中心相对位置恒定性。平台新的立方体安排使得这样的平台也适应导航信号的整个集合(CDMA和FDMA)能够应用单个相控阵天线系统。

  GLONASS-K2配备了新的原子频率标准,由传统量子频率标准组成的基于铯束管和被动式标准氢脉泽(PHM)实现了组合。从2020年开始,日稳定性为5×10-15的微型PHM将被安装在卫星上。到2020年,在庆祝格洛纳斯提供全面运作能力25周年之际,有望实现上面提到的所有努力,从而提供新的服务的品质,格洛纳斯用户都能够根据自己的需求划分优先级加以采用。

  欧空局伽利略计划和导航相关活动部主任保罗·屋忽也夫指出:欧空局(ESA)和欧洲导航卫星系统局(GSA),从2018年一开始就进行四颗新伽利略卫星调试和在轨测试(IOT)。

  这批卫星(19、20、21、22星)是由德国OHB提供的,加上它们,使得伽利略系统星座的卫星数量达到22颗。这将为世界上任何地方的用户更好的提供可用性时间达到99.8%,实现高质量的定位解决方案,PDOP值会小于5。当24个FOC卫星全部运行时,PDOP值约为2.4。

  一是双频大众化应用。今年九月,博通发布了首款能够应用伽利略双频信号的大众化市场(智能手机和移动电子设备)的GNSS芯片,所用频点是L1/E1和L5/E5;

  二是全星座运营(FOC)。2018年夏天,发射最后一批四颗FOC卫星,其后伽利略星座将实现全星座运营,达到其预定的设计性能,并且形成2颗卫星热备份;

  三是提供免费的精密单点定位(PPP)服务。原先设计商业服务广播信号为付费的用户使用,现在决定改为免费服务,通过相应的接收机终端可以在一定程度上完成10cm左右的定位精度,并且在2018/19年间,由GSA遴选服务提供商。伽利略系统的公共特许服务,还是支持国家基础设施和安全相关的装备;

  四是新一代欧洲GNSS技术。涉及多星座的EGNOS、伽利略二代系统和一、二代之间的过渡期卫星系统。

  北斗系统总工程师杨长风撰文指出,北斗在2020年建成30颗卫星组成的全球系统,其中3颗是地球静止卫星(GEO)、3颗是倾斜地球同步卫星(IGSO)和24颗地球中轨道卫星(MEO)。北斗系统(BDS)将为全球用户更好的提供开放免费的高品质服务,包括导航、定位、授时、短报文通信,以及搜索和救援等服务。

  BDS旨在发展成为一个世界级的全球导航卫星系统,具有创新性和先进性技术,非凡的使用者真实的体验,国际化发展和全球存在,它能够给大家提供国家国防和经济社会持续健康发展所需的基本时间和空间参考,促进高科技和IT行业的进步。

  一是系统建设。包括北斗-3号系统的建设,今年11月5日发射头一组两颗卫星,年底之前发射第二组卫星。北斗-3号具有与其它GNSS实现兼容互操作的B1C和B2a信号,高品质的铷原子钟和氢原子钟其日稳定度分别达到E-14和E-15,空间信号测距误差小于0.5米。还具有短报文通信、星基增强和搜索救援能力;

  二是集成与融合应用。开发了具有自主知识产权的可以有效的进行米级定位北斗兼容芯片,2017年销售国产北斗兼容机芯片数量超越5千万套,涉及北斗产业的公司数达到14000余家,从业人员达到45万人之多。许多国内外知名厂商,如高通、联发科、博通、天宝、u-blox、华为、三星等,均将北斗功能纳入其产品之中。北斗系统极大地推动了卫星导航与别的技术的集成融合,促进了现代服务业、先进软件业、高端制造业和综合数据业的长足进步,而且深度融入到各行各业。

  三是国际市场开拓与合作交流。目前,北斗系统的信号覆盖达50多个国家,30亿的人群区域,北斗兼容产品已经营销至70多个国家与地区。北斗系统已经逐步进入国际海事组织(IMO)、国际民航组织(ICAO)和移动通信的3GPP组织的标准之中。

  四是北斗系统的未来发展。北斗系统将继续改进其稳定性和服务精度。2018年将发射两个北斗-2更新卫星,以确保区域服务的持续进行。同年,将发射18颗北斗-3的MEO卫星,和1颗北斗-3的GEO卫星。依托这19个卫星,北斗-3将具备初始运营能力,服务一带一路地区。北斗-3GEO卫星,将承担北斗星基增强系统的责任。

  本文转载自微信公众号“北斗时空(ID:beidouplus)”,原标题《四大全球导航卫星系统的2017和2018》,作者 曹冲

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