□ 靳 穎
美國國家P N T體系結(jié)構(gòu)草擬的2025年演變基線體系結(jié)構(gòu)包括下述天基和陸基系統(tǒng)及其增強(qiáng)服務(wù)。
全球定位系統(tǒng)(GPS),通常包括一個由24顆衛(wèi)星組成的空間段及其相關(guān)控制段和用戶段。它為世界各地的用戶提供核心PNT能力。
GLONASS是一個多用途的天基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),由俄羅斯聯(lián)邦航天局和俄羅斯國防部負(fù)責(zé)運(yùn)行,用來滿足民用、政府機(jī)構(gòu)和軍方的需求。
北斗,中國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),用來為中國的軍民用戶提供定位、交通工具群組管理和精確授時信息分發(fā)。
伽利略系統(tǒng)是一個多用途的天基無線電導(dǎo)航系統(tǒng),正在由歐盟委員會(E C)和歐洲航天局(E S A)共同開發(fā),用來滿足民間用戶和政府用戶的需求。它為全球用戶提供高精度的時間和三維定位及速度信息。計劃到2013年實(shí)現(xiàn)滿星座業(yè)務(wù)能力。完整的星座將包括30顆衛(wèi)星及相應(yīng)的地面控制設(shè)施。
準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)是一個多用途的天基區(qū)域性無線電導(dǎo)航系統(tǒng),由日本政府開發(fā)。它實(shí)質(zhì)上是一個GPS增強(qiáng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)正處在研究階段,很快將進(jìn)入工程研制和試驗(yàn)階段。
印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(IRNSS)是一個區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),由印度空間研究組織(I S R O)和印度國防研究開發(fā)組織(DRDO)共同開發(fā)。IRNSS還與印度的GPS區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)系統(tǒng)工作。IRNSS將包括4顆GEO衛(wèi)星和4顆非GEO衛(wèi)星。
N A S A空間通信和導(dǎo)航體系結(jié)構(gòu)(S C A)的設(shè)計目的,是為N A S A 2030年之前執(zhí)行的空間探索與科學(xué)任務(wù)提供必要的通信和導(dǎo)航服務(wù)。該體系結(jié)構(gòu)將覆蓋地球、月球和火星,通過遠(yuǎn)程鏈路與地球相連實(shí)現(xiàn)多重網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。該體系結(jié)構(gòu)將為各種航天器提供無線電測量跟蹤服務(wù),支持通用時間基準(zhǔn)下的時間分發(fā)。
羅蘭(低頻遠(yuǎn)程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)) 是一種獨(dú)立的雙曲線無線電導(dǎo)航系統(tǒng),水平覆蓋了48個相鄰的州及其海域,以及白令海峽以南的阿拉斯加大部。它為空中、陸地和航海用戶提供定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。增強(qiáng)型羅蘭具有國際標(biāo)準(zhǔn)定位、導(dǎo)航、授時的多模式服務(wù)。E羅蘭將滿足航空非精密進(jìn)近、海港進(jìn)入和靠近、陸地交通、精確授時和頻率服務(wù)對精度、可用性、完好性和連續(xù)性性能的需求。它將是一個獨(dú)立的、與GNSS不同的系統(tǒng),允許各種用戶群體在GNSS中斷的情況下繼續(xù)保持其安全、保密、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)利益。
VOR/DME,此系統(tǒng)還有一個對應(yīng)的軍用系統(tǒng)塔康,能為空中用戶在其整個非精密進(jìn)近飛行階段的航路導(dǎo)航提供方向和距離測定的導(dǎo)航服務(wù)。
儀表著陸系統(tǒng)(ILS),在美國仍是一個出色的支持精密進(jìn)近的主要系統(tǒng)。GPS精密進(jìn)近系統(tǒng)問世后,第II類ILS的作用將逐步降低。ILS將繼續(xù)為主要終端提供精密進(jìn)近服務(wù)。
航空非指向性信標(biāo)(NDBS),是一些機(jī)場使用的非精密進(jìn)近輔助裝置。它們也用作羅盤定位器,一般要與一個ILS的外部標(biāo)記聯(lián)合使用,并作為航路導(dǎo)航輔助系統(tǒng)使用。
天文導(dǎo)航 包括使用光學(xué)設(shè)備觀測星空并與已知的恒星目錄進(jìn)行對比,確定自身位置和方向/姿態(tài)。該方法也用于陸地、航海和航空用戶導(dǎo)航。同樣地,需要高指向精度來確定自身方位的航天器也使用星跟蹤器作為敏感器。
TDRSS衛(wèi)星增強(qiáng)服務(wù)(TASS)是把全球差分GPS(GDGPS)的實(shí)時差分修正電文廣播到在軌衛(wèi)星上,使之能進(jìn)行精確自主軌道測定、科學(xué)處理、以及地球軌道運(yùn)行規(guī)劃。其主要功能包括提供空間網(wǎng)跟蹤,為NASA科學(xué)衛(wèi)星、航天飛機(jī)、國際空間站及其他NASA用戶提供數(shù)據(jù)、話音和視頻服務(wù);還可以為NASA的用戶星提供測軌和定位所需的用戶導(dǎo)航數(shù)據(jù)。
GPS和GEO增強(qiáng)導(dǎo)航(GAGAN)系統(tǒng)是印度計劃中的星基區(qū)域GPS增強(qiáng)系統(tǒng),由印度聯(lián)邦民用航空局投資,ISRO提供支持。其目標(biāo)是發(fā)展低成本衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),用7顆隨時可見GEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆蓋。
海事差分GPS(MDGPS)由美國海岸警衛(wèi)隊投資,用陸基基準(zhǔn)站發(fā)送修正電文來提高GPS的精度和完好性,主要為航海用戶服務(wù)。用來提供美國大陸海岸線、五大湖地區(qū)、波多黎各地區(qū)、阿拉斯加部分地區(qū)、夏威夷、密西西比河盆地的覆蓋。MDGPS包括兩個控制中心、48個遙控廣播站,以及全球40個國家部署的類似廣播站。
國家差分GPS(NDGPS),這是MDGPS的擴(kuò)展,用陸基基準(zhǔn)站發(fā)射修正電文,主要為美國大陸的內(nèi)陸用戶提供更高GPS精度和完好性。
陸基增強(qiáng)系統(tǒng)I類精密進(jìn)近(GBAS)是一種GPS增強(qiáng)系統(tǒng),部署在澳大利亞,并且正在德國、西班牙和美國進(jìn)行試驗(yàn)。該系統(tǒng)用來支持I類航空精密進(jìn)近。GPS的GBAS可以為飛機(jī)在飛行末段的高精度操作提供區(qū)域修正、完好性和飛行路徑信息。
聯(lián)合精密進(jìn)近和著陸系統(tǒng)(J P A L S)將為軍用飛機(jī)提供基于GPS/INS的精密儀表進(jìn)近導(dǎo)引。
全球差分GPS(GDGPS)是一個全球無縫覆蓋的高精度GPS增強(qiáng)系統(tǒng),由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研制,用來支持美國航宇局科學(xué)任務(wù)的實(shí)時定位、授時和環(huán)境監(jiān)視。GDGPS還可以進(jìn)行先進(jìn)的實(shí)時GPS性能監(jiān)視,支持美國空軍的GPS運(yùn)行,并支持多種其他實(shí)時產(chǎn)品和服務(wù)。
國家連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站(CORS)是GPS增強(qiáng)系統(tǒng),由NOAA負(fù)責(zé)運(yùn)行,該系統(tǒng)存檔并分發(fā)從全球650多個站獲得的GPS數(shù)據(jù),用于精確定位和大氣模型應(yīng)用。CORS數(shù)據(jù)既可采用直接廣播也可通過互聯(lián)網(wǎng)分發(fā)。
國際GNSS服務(wù)(IGS)。IGS曾經(jīng)稱為國際GPS服務(wù),被認(rèn)為是一個國際科學(xué)服務(wù)組織,提倡開放數(shù)據(jù)和平等接入政策。在過去10年的時間里,IGS已經(jīng)擴(kuò)展成一個分布在全球80個國家、涉及200個組織,擁有350多個GPS監(jiān)視站的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。美國的NOAA、國家測繪局、海軍天文臺、國家地理空間情報局、國家科學(xué)基金會都是IGS成員。IGS任務(wù)是提供最高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品,作為GNSS標(biāo)準(zhǔn)來支持地球科學(xué)研究、多學(xué)科應(yīng)用和教育,以及為其他社會發(fā)展項(xiàng)目服務(wù)。