其代价是:测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证,所有用户机使用稳定度较低的石英钟,其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距(见图5),从而使得星座所需卫星数量大大增多,系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心,需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护,需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂,全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验,但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验,各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建,卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的,而且在技术、经济上也是可行的。
2.第二代导航卫星系统发展途径
(1)充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差,不实施SA干扰降低导航精度,C/A码公众自由使用并与国际格式兼容,不收费用;对授权用户提供双频和广域差分信息,以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用,形成重要产业,其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争,民用产品的数字化、小型化和性能大大提高,价格显著下降,反过来又促进了GPS的军事应用,更大程度地满足了需求。相反,俄罗斯没有开发民用市场,军用接收机只生产了2000部,价格昂贵,性能不高。因此,中国在建立第二代导航系统的同时,应发挥中国导航C/A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势,首先开发国内民用市场,开发出批量生产的廉价国产导航接收机,普及国内民间应用,逐步取代进口产品,形成产业,进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机,进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场,逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础,为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
(2)以建立全球导航系统为长远目标,分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的,这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求(少数国际民航飞机和航海船只除外),并力求减少初期一次性投资额度,在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算,中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航,低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑,要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面,有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场,满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此,从前瞻性考虑,建议以建立全球导航系统为长远目标,按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容,区域星座可以扩展为全球星座,今后可根据中国国力和实际需要,随着后续卫星的发射,以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座,下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1、地球静止轨道(GEO):卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空,提供本区域导航服务,卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座,而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内,受导航定位所需几何构形的限制,每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小,但单用地球静止轨道卫星是不够的,还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
其代价是:测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证,所有用户机使用稳定度较低的石英钟,其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由4个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见4颗以上几何位置合适的卫星进行测距(见图5),从而使得星座所需卫星数量大大增多,系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心,需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护,需要加快向国际电联申请和协调。
中国第二代导航卫星系统复杂,全系统的设计研制和运行管理尚缺少经验,但中国对卫星的测控技术已有一定基础。北斗导航系统和广域差分系统的研发直接为中国第二代导航系统的研制和运行锻炼了技术队伍和积累了经验,各地面台、站设施等可在第一代导航卫星系统已有设备基础上进行扩建,卫星平台、运载火箭、双向数据移动通信等均可以继承或采用成熟技术。国内GPS的广泛应用为中国未来的卫星导航提供了应用基础和广阔的市场。发展新一代导航卫星系统不仅是必要的,而且在技术、经济上也是可行的。
2.第二代导航卫星系统发展途径
(1)充分保证民用导航精度
提供双频信号以消除电离层引起的误差,不实施SA干扰降低导航精度,C/A码公众自由使用并与国际格式兼容,不收费用;对授权用户提供双频和广域差分信息,以进一步提高导航精度和提供准实时完好性信息。GPS广泛开发民间应用,形成重要产业,其军民用之比已达1∶20。由于民用接收机的普及、批量生产和商业竞争,民用产品的数字化、小型化和性能大大提高,价格显著下降,反过来又促进了GPS的军事应用,更大程度地满足了需求。相反,俄罗斯没有开发民用市场,军用接收机只生产了2000部,价格昂贵,性能不高。因此,中国在建立第二代导航系统的同时,应发挥中国导航C/A码精度高、含有亚洲区域加强系统的优势,首先开发国内民用市场,开发出批量生产的廉价国产导航接收机,普及国内民间应用,逐步取代进口产品,形成产业,进而开发中外导航信号双模式兼容、并可接受区域加强的高精度高可用性接收机,进一步拓宽需高安全性的中外用户在亚洲的应用市场,逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础,为将来发展全球性的国际市场做好准备。建议中国指定相应领导部门加强民用卫星导航的开发和应用工作的管理。
(2)以建立全球导航系统为长远目标,分步实施
中国的卫星导航系统究竟应该是区域的还是全球的,这是中国导航界专家广泛关注的一个重要问题。当前为了首先确保在国内及附近海域的需求(少数国际民航飞机和航海船只除外),并力求减少初期一次性投资额度,在近期内仍以建成北半球约120度经度范围内的区域系统为宜。但从长远发展打算,中国经济和科学技术的发展离不开卫星导航,低轨飞行器的定轨也要求有全球导航系统支撑,要认真考虑中国区域系统今后顺利发展成为全球系统的可能性。这也有利于和俄罗斯、欧洲一起打破美国GPS独霸世界的局面,有利于民用方面今后开发导航产业的国际市场,满足国际航空、航海和航天器全球导航的需要。因此,从前瞻性考虑,建议以建立全球导航系统为长远目标,按技术经济条件采取先区域后全球的两步实施方针。实现这一方针的可行性在于当前区域系统必须和未来全球系统在体制上兼容,区域星座可以扩展为全球星座,今后可根据中国国力和实际需要,随着后续卫星的发射,以最小的代价平稳地发展成全球系统。这一技术途径的可行性在于寻找到合适的卫星星座,下面为可考虑的几种区域星座轨道类型。
1、地球静止轨道(GEO):卫星星座可一天24小时静止在规定的赤道位置上空,提供本区域导航服务,卫星利用率高。这就是北斗导航系统采用的星座,而且地球静止卫星也广泛应用于全球导航系统的区域增强系统。由于地球静止轨道卫星都处于赤道面内,受导航定位所需几何构形的限制,每个用户只能最多利用2颗相间隔30度以上经度的卫星。全区域究竟布设几颗地球静止轨道卫星则取决于导航服务区域大小,但单用地球静止轨道卫星是不够的,还必须有相对于地球移动的高纬度卫星参与导航星座。
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