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關(guān)于天基定位、導(dǎo)航和授時政策的背景

行業(yè)資訊

2020年04月02日

近年來,美國衛(wèi)星中心在GPS業(yè)務(wù)方面也有了很大的改進(jìn)。衛(wèi)星運(yùn)營商更加以用戶為中心。在將一顆衛(wèi)星下線進(jìn)行維護(hù)之前,運(yùn)營商會檢查衛(wèi)星的移除對全球用戶的影響。此外,他們還調(diào)整了操作程序,使以前需要數(shù)小時才能糾正的異常情況現(xiàn)在幾分鐘內(nèi)就能解決。這些改進(jìn)使用戶直接受益,然而,盡管如此,全球定位系統(tǒng)運(yùn)營商的心態(tài)仍然是提供SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中確定的服務(wù),這與用戶所期望的日常服務(wù)不同。


去年發(fā)布的《關(guān)于天基定位、導(dǎo)航和授時政策》(PNT)就用戶可以期待的服務(wù)提供了高級別的指導(dǎo)。該政策的天基定位、導(dǎo)航和定時政策的目標(biāo)包括提供不間斷的定位、導(dǎo)航和定時服務(wù)。滿足日益增長的國家、國土、經(jīng)濟(jì)安全和民用需求,以及科學(xué)和商業(yè)需求。


第一個目標(biāo)中假設(shè)的 "可用性 "是什么?是對采用5度掩膜角(SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中所定義的)的用戶的可用性,還是更嚴(yán)格的10度或更高的掩膜角要求?是四顆衛(wèi)星的可用性,以支持一般用戶,還是六顆衛(wèi)星的可用性,以支持接收機(jī)自主完整性監(jiān)測和故障檢測與排除?


第二個目標(biāo)中提到的 "要求 "是什么?是精準(zhǔn)農(nóng)戶和測繪界的要求?或者是城市用戶更嚴(yán)格的要求?這個政策中還提到,政府將提高天基定位、導(dǎo)航、授時等服務(wù)性能。這意味著SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中確定的服務(wù)需要改變,以適應(yīng)這些改進(jìn)。在某種程度上,美國政府在滿足用戶需求方面,在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,美國衛(wèi)星中心只能走得更遠(yuǎn)。


現(xiàn)在運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠支持的衛(wèi)星數(shù)量最多為30顆。截至本文發(fā)稿時,GPS在軌運(yùn)行的衛(wèi)星有29顆,盡管在任何時候,由于必要的維護(hù)或計劃外的停機(jī)時間,并不是所有的衛(wèi)星都可以使用。每當(dāng)衛(wèi)星被設(shè)定為無法使用時,衛(wèi)星運(yùn)營者就會查看所產(chǎn)生的性能,將其與SPS性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。這就是問題的癥結(jié)所在。SPS性能標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)的是一般用戶只有5度的掩膜角,然而這一個假設(shè)已經(jīng)不能代表GPS的一個重要類別的用戶:精密用戶。


如果有29顆衛(wèi)星,為什么減少到27顆是個大問題?今天的GNSS用戶甚至比五年前的用戶要求更高。精度是東西,而實時精度是最重要的。如今GNSS在農(nóng)業(yè)、地表采礦、地震鉆探等精密應(yīng)用中都有應(yīng)用。為了獲得所需的精度,GNSS的用戶會排除低高角衛(wèi)星,以減輕大氣層的影響。他們將接收機(jī)中的掩膜角設(shè)置為8度、10度,甚至12度。如圖4所示,這種較高的掩膜角減少了用戶可用衛(wèi)星的數(shù)量,相應(yīng)地,精度的稀釋和相關(guān)的定位誤差也隨之上升。


從用戶的角度來看,較新的衛(wèi)星更好-在測距精度,運(yùn)行狀況和抗完整性故障方面,比較舊的衛(wèi)星要好得多。他們的冗余系統(tǒng)提高了可靠性,也可以防止GPS長期失效。今天的用戶確實希望從GNSS獲得更多。


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