航空航天技术
全球卫星导航系统新技术
更新时间:2011-06-27
如上所述,WRC-2000对RNSS的频率资源扩展的支持为全球卫星导航业务进一步发展奠定了良好的基础。对此美国GPS系统、俄罗斯Glonass系统及欧洲Galileo系统以及中国在GEO北斗卫星测定系统基础上进一步改进的第二代卫星定位系统, 包括MEO与GEO、HEO卫星星座的联合运作,均将进一步引入一系列卫星导航新技术,以增强其原有系统或新建系统的技术性能、功能与应用能力。
Galileo系统的独立开发是出于保护欧洲集团自身战略利益的考虑,因为尽管美国政府宣布取消“有选择的可用性”(SA)后,GPS提供的精度约为10m、同步精度可达500ns左右。但是,人们无法保证情况会继续如此而不变,因为美国政府可以在任何时候在不发出通知的情况下改变有关条件。美国国防部亦无意放弃其对GPS的独家控制,并于2000年末开始了其第三代系统GPS-Ⅲ的研究工作,从而欧盟认为没有Galileo系统即无法保证在欧洲安全有效地为老百姓提供交通运输及通信、导航等领域的最基本功能,更不要说国防,无疑,国防需求正成为GPS的消费大户已不言自明。
一些消息透露,美国GPS-Ⅲ系统不仅采用点波束信号以加强照射功率,而且将全面更新24颗MEO星座的系统结构,采用全新的HEO+GEO的33颗卫星星座结构,已由波音及洛克希德—马丁公司于2000年11月开始了概念探索研究,包括新型轨道、卫星设计、发射、测控及管理技术,美国国防部希望GPS-Ⅲ卫星在轨寿命能更长,并希望星上原子钟精度由目前的±80ns提高至±2 0ns。
Galileo系统由30颗MEO卫星组成系统星座覆盖全球,其中一个主要挑战为时间标准及时间同步。Galileo取用星载超稳銣主时钟,但由地上铯时钟对其更新,轨道计算将在地上进行。此系统结构的优点是将整体复杂性分配至星、地结构双方,从而使系统大为简化,并有较灵便的性能增强活力。Galileo系统的第一颗卫星计划于2004年发射,整个系统于2008年投入运行。其业务性能标准定位精度横/纵向分别可达4/8m、定时精度为30~50ns,20年间可用性可达99.50%,高精度场合在保证上述同样可用性精度前提下可使其横/纵向定位精度高达0.1m。与现有GPS系统比较有明显提高。从国防战略上Galileo系统可使欧洲摆脱对GPS的依赖;从政治与市场角度讲,这像空中客车与波音的关系那样,提供了另一种权力平衡的选择;再有,从经济层面看,它将带来诸多增值应用,给欧洲及全球经济增长带来活力。
欧洲卫星导航系统推进的另一个现实举措为“欧洲静止导航叠加系统”(EGNOS)的区域卫星定位扩充系统,它充分兼容利用GPS及Glonass的既有系统能力,再加上三颗GEO卫星(Inmarsat AOR-E、Inmarsat、IOR及Artemis)进行扩充处理信息在全欧洲发布。以满足要求极高的民航、水上、陆路交通所需的性能要求。对RNP(所需导航性能)类别APVII即可使其横/纵向定位精度提高至16/7.7m,进一步对CAT1可提高到16/4m,可用性亦可由GPS的83.92%~99.85%提高至99.00%~99.99%。
Galileo系统的独立开发是出于保护欧洲集团自身战略利益的考虑,因为尽管美国政府宣布取消“有选择的可用性”(SA)后,GPS提供的精度约为10m、同步精度可达500ns左右。但是,人们无法保证情况会继续如此而不变,因为美国政府可以在任何时候在不发出通知的情况下改变有关条件。美国国防部亦无意放弃其对GPS的独家控制,并于2000年末开始了其第三代系统GPS-Ⅲ的研究工作,从而欧盟认为没有Galileo系统即无法保证在欧洲安全有效地为老百姓提供交通运输及通信、导航等领域的最基本功能,更不要说国防,无疑,国防需求正成为GPS的消费大户已不言自明。
一些消息透露,美国GPS-Ⅲ系统不仅采用点波束信号以加强照射功率,而且将全面更新24颗MEO星座的系统结构,采用全新的HEO+GEO的33颗卫星星座结构,已由波音及洛克希德—马丁公司于2000年11月开始了概念探索研究,包括新型轨道、卫星设计、发射、测控及管理技术,美国国防部希望GPS-Ⅲ卫星在轨寿命能更长,并希望星上原子钟精度由目前的±80ns提高至±2 0ns。
Galileo系统由30颗MEO卫星组成系统星座覆盖全球,其中一个主要挑战为时间标准及时间同步。Galileo取用星载超稳銣主时钟,但由地上铯时钟对其更新,轨道计算将在地上进行。此系统结构的优点是将整体复杂性分配至星、地结构双方,从而使系统大为简化,并有较灵便的性能增强活力。Galileo系统的第一颗卫星计划于2004年发射,整个系统于2008年投入运行。其业务性能标准定位精度横/纵向分别可达4/8m、定时精度为30~50ns,20年间可用性可达99.50%,高精度场合在保证上述同样可用性精度前提下可使其横/纵向定位精度高达0.1m。与现有GPS系统比较有明显提高。从国防战略上Galileo系统可使欧洲摆脱对GPS的依赖;从政治与市场角度讲,这像空中客车与波音的关系那样,提供了另一种权力平衡的选择;再有,从经济层面看,它将带来诸多增值应用,给欧洲及全球经济增长带来活力。
欧洲卫星导航系统推进的另一个现实举措为“欧洲静止导航叠加系统”(EGNOS)的区域卫星定位扩充系统,它充分兼容利用GPS及Glonass的既有系统能力,再加上三颗GEO卫星(Inmarsat AOR-E、Inmarsat、IOR及Artemis)进行扩充处理信息在全欧洲发布。以满足要求极高的民航、水上、陆路交通所需的性能要求。对RNP(所需导航性能)类别APVII即可使其横/纵向定位精度提高至16/7.7m,进一步对CAT1可提高到16/4m,可用性亦可由GPS的83.92%~99.85%提高至99.00%~99.99%。
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