四大全球導航衛星系統的2017和2018

光陰似箭，日月如梭，2017 年眼看過去了，2018年行將來臨。在這辭舊迎新的日子里，我們不妨對四大全球導航衛星系統總結今年、展望來年。

一、啟動GPSIII的實際部署是全球定位系統的核心目標

美國GPS管理局主席史蒂文·惠特尼上校認為，2017年GPS克服了重重挑戰，無論在重大采購和開發方面，均取得了里程碑式的進展。并且為2018年發射第一顆GPSIII衛星做好了準備。

GPSIII進入發射之旅。GPS III總承包商洛克希德·馬丁公司，在今年2月底成功地將GPS III01星存放入庫，經過全面的工程審查，9月份SV-01被確定為可供發射使用。全球定位系統（GPS）管理局也在今年啟動了首發式發射計劃，并于11月份完成了最后的工廠任務準備測試。同樣重要的是，其他九顆衛星的生產正在緊鑼密鼓地進行，預計將于2018年初發布SV-02“可供發射”聲明。同時，該機構也在為后續的生產合同準備征求建議書（RPF），該項合同將增加多達22顆GPS III衛星。隨著美國國防部（DoD）最終確定了該計劃的要求，并準備在年底之前發布需求計劃書（RFP）。

新一代運控系統（OCX）和軍用GPS用戶設備（MGUE）有所進展。一直以來，雖然新一代運控系統（OCX）都是美國國防部的工作重點，但該方案在重組計劃后于2017年才取得了進展。 8月份，OCX第一次完成了與GPSIII衛星的集成對接。在十一月份期待已久的OCX初始版本（被稱為Block 0）進行了交付。盡管這些是令人鼓舞的跡象，但到2022年形成完全的成套系統仍然有很長的路要走。今年年初，軍用GPS用戶設備（MGUE）計劃實現了采購里程碑B，使其進入工程和制造開發階段。MCEU的目標是在2017年11月完成初步設計審查。同樣重要的是，MGUE成功地完成了兩個重大的風險降低試驗。首先，美陸軍成功演示了與MGUE接收板塊結合的81毫米迫擊炮精確制導彈藥，在3月份完成第一次M代碼指導打擊測試。接著，空軍在四次成功的飛行測試中演示了集成到B-2轟炸機內的MGUE導航裝置原型機。這些測試增強是抗干擾和反欺騙GPS能力的重要一步，確保為美國及其盟友提供安全、可靠的保護。

二、格洛納斯的主要任務是滿足用戶需求

格洛納斯的總設計師謝爾蓋·卡如廷、信息衛星系統總干事尼古拉·特斯托葉圖夫和俄羅斯空間系統總干事安德烈·圖林一起撰文談格洛納斯。文章指出，現代社會對導航信號的依賴性日益增強，增加了GNSS提供者的責任。同時，用戶希望能夠很簡單地獲得高質量服務。這也是格洛納斯團隊追求的目標：提高在用戶級別的格洛納斯服務質量。在推進FDMA和CDMA兩種類型信號的同時，正式在公布的ICD文件中，將用戶提高定位精度的需求落實到信號傳播環境誤差修正，尤其是將電離層與對流層的修正模型納入其中。計劃使用導航中的FDMA備用信號的超幀傳輸電離層模型描述中的參數，正在進行的研究表明，使用自適應模型進行折射修正的三個參數：電離層F2峰值處TEC的數值因子（總電子含量）、太陽能活動指數和日地磁活動指數。修正后的電離層效應可減少70％。同時，還運用與緯度相關的對流層模型，以期提高精度。

今年，第四代GLONASS-K2衛星已經通過技術基準的初步設計審查。新的衛星平臺可提供衛星質心和衛星天線相位中心相對位置恒定性。平臺新的立方體安排使得這個平臺也適應導航信號的整個集合（CDMA和FDMA）可以運用單個相控陣天線系統。GLONASS-K2配備了新的原子頻率標準，由傳統量子頻率標準組成的基于銫束管和被動式標準氫脈澤（PHM）實現了組合。從2020年開始，日穩定性為5×10-15的微型PHM將被安裝在衛星上。到2020年，在慶祝格洛納斯提供全面運作能力25周年之際，有望實現上面提到的所有努力，從而提供新的服務質量，格洛納斯用戶可以根據自己的需求劃分優先級加以采用。

三、歐洲伽利略系統的厚望是在2018年實現重大躍升

歐空局伽利略計劃和導航相關活動部主任保羅·屋忽也夫指出：歐空局（ESA）和歐洲導航衛星系統局（GSA），從2018年一開始就進行四顆新伽利略衛星調試和在軌測試（IOT）。這批衛星（19、20、21、22星）是由德國OHB提供的，加上它們，使得伽利略系統星座的衛星數量達到22顆。這將為世界上任何地方的用戶提供可用性時間達到99.8％，實現高質量的定位解決方案，PDOP值會小于5。當24個FOC衛星全部運行時，PDOP值約為2.4。

值得關注的有：一是雙頻大眾化應用。今年九月，博通發布了首款能夠應用伽利略雙頻信號的大眾化市場（智能手機和移動設備）的GNSS芯片，所用頻點是L1/E1和L5/E5；二是全星座運營（FOC）。2018年夏天，發射最后一批四顆FOC衛星，其后伽利略星座將實現全星座運營，達到其預定的設計性能，并且形成2顆衛星熱備份；三是提供免費的精密單點定位（PPP）服務。原先設計商業服務廣播信號為付費的用戶使用，現在決定改為免費服務，通過相應的接收機終端能夠實現10cm左右的定位精度，并且在2018/19年間，由GSA遴選服務提供商。伽利略系統的公共特許服務，還是支持國家基礎設施和安全相關的裝備；四是新一代歐洲GNSS技術。涉及多星座的EGNOS、伽利略二代系統和一、二代之間的過渡期衛星系統。

四、中國北斗系統加緊建設進度，加強多樣化和拓展

北斗系統總工程師楊長風撰文指出，北斗在2020年建成30顆衛星組成的全球系統，其中3顆是地球靜止衛星（GEO）、3顆是傾斜地球同步衛星（IGSO）和24顆地球中軌道衛星（MEO）。北斗系統（BDS）將為全球用戶提供開放免費的高品質服務，包括導航、定位、授時、短報文通信，以及搜索和救援等服務。

BDS旨在發展成為一個世界級的全球導航衛星系統，具有創新性和先進性技術，非凡的用戶體驗，國際化發展和全球存在，它可以提供國家國防和經濟社會發展所需的基本時間和空間參考，促進高科技和IT行業的進步。其主要情況介紹可分為以下四個方面：一是系統建設。包括北斗-3號系統的建設，今年11月5日發射頭一組兩顆衛星，年底之前發射第二組衛星。北斗-3號具有與其它GNSS實現兼容互操作的B1C和B2a信號，高品質的銣原子鐘和氫原子鐘其日穩定度分別達到E-14和E-15，空間信號測距誤差小于0.5米。還具有短報文通信、星基增強和搜索救援能力；二是集成與融合應用。開發了具有自主知識產權的能夠進行米級定位北斗兼容芯片，2017年銷售國產北斗兼容機芯片數量超過5千萬套，涉及北斗產業的企業數量達到14000余家，從業人員達到45萬人之多。許多國內外知名廠商，如高通、聯發科、博通、天寶、u-blox、華為、三星等，均將北斗功能納入其產品之中。北斗系統極大地推動了衛星導航與其它技術的集成融合，促進了現代服務業、先進軟件業、高端制造業和綜合數據業的長足進步，而且深度融入到各行各業。三是國際市場開拓與合作交流。目前，北斗系統的信號覆蓋達50多個國家，30億的人群區域，北斗兼容產品已經營銷至70多個國家與地區。北斗系統已經逐步進入國際海事組織（IMO）、國際民航組織（ICAO）和移動通信的3GPP組織的標準之中。四是北斗系統的未來發展。北斗系統將繼續改進其穩定性和服務精度。2018年將發射兩個北斗-2更新衛星，以確保區域服務的持續進行。同年，將發射18顆北斗-3的MEO衛星，和1顆北斗-3的GEO衛星。依托這19個衛星，北斗-3將具備初始運營能力，服務一帶一路地區。北斗-3GEO衛星，將承擔北斗星基增強系統的責任。

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本文轉自 北斗時空 

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