五花八門(mén)的定位導(dǎo)航授時(shí)系統(tǒng)

□ 靳 穎

美國(guó)國(guó)家P N T體系結(jié)構(gòu)草擬的2025年演變基線(xiàn)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(gè)由24顆衛(wèi)星組成的空間段及其相關(guān)控制段和用戶(hù)段。它為世界各地的用戶(hù)提供核心PNT能力。

GLONASS是一個(gè)多用途的天基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，由俄羅斯聯(lián)邦航天局和俄羅斯國(guó)防部負(fù)責(zé)運(yùn)行，用來(lái)滿(mǎn)足民用、政府機(jī)構(gòu)和軍方的需求。

北斗，中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，用來(lái)為中國(guó)的軍民用戶(hù)提供定位、交通工具群組管理和精確授時(shí)信息分發(fā)。

伽利略系統(tǒng)是一個(gè)多用途的天基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，正在由歐盟委員會(huì)（E C）和歐洲航天局（E S A）共同開(kāi)發(fā)，用來(lái)滿(mǎn)足民間用戶(hù)和政府用戶(hù)的需求。它為全球用戶(hù)提供高精度的時(shí)間和三維定位及速度信息。計(jì)劃到2013年實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)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(gè)多用途的天基區(qū)域性無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，由日本政府開(kāi)發(fā)。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)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(gè)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(guó)防研究開(kāi)發(fā)組織（DRDO）共同開(kāi)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(jì)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(guò)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(wú)線(xiàn)電測(cè)量跟蹤服務(wù)，支持通用時(shí)間基準(zhǔn)下的時(shí)間分發(fā)。

羅蘭（低頻遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)） 是一種獨(dú)立的雙曲線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，水平覆蓋了48個(gè)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(hù)提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。增強(qiáng)型羅蘭具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定位、導(dǎo)航、授時(shí)的多模式服務(wù)。E羅蘭將滿(mǎn)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(shí)和頻率服務(wù)對(duì)精度、可用性、完好性和連續(xù)性性能的需求。它將是一個(gè)獨(dú)立的、與GNSS不同的系統(tǒng)，允許各種用戶(hù)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(gè)對(duì)應(yīng)的軍用系統(tǒng)塔康，能為空中用戶(hù)在其整個(gè)非精密進(jìn)近飛行階段的航路導(dǎo)航提供方向和距離測(cè)定的導(dǎo)航服務(wù)。

儀表著陸系統(tǒng)（ILS），在美國(guó)仍是一個(gè)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(wèn)世后，第II類(lèi)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(chǎng)使用的非精密進(jìn)近輔助裝置。它們也用作羅盤(pán)定位器，一般要與一個(gè)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(cè)星空并與已知的恒星目錄進(jìn)行對(duì)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(hù)導(dǎo)航。同樣地，需要高指向精度來(lái)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(shí)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(cè)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(guó)際空間站及其他NASA用戶(hù)提供數(shù)據(jù)、話(huà)音和視頻服務(wù)；還可以為NASA的用戶(hù)星提供測(cè)軌和定位所需的用戶(hù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

GPS和GEO增強(qiáng)導(dǎo)航（GAGAN）系統(tǒng)是印度計(jì)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(shí)可見(jiàn)GEO衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆蓋。

海事差分GPS（MDGPS）由美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)投資，用陸基基準(zhǔn)站發(fā)送修正電文來(lái)提高GPS的精度和完好性，主要為航海用戶(hù)服務(wù)。用來(lái)提供美國(guó)大陸海岸線(xiàn)、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(gè)控制中心、48個(gè)遙控廣播站，以及全球40個(gè)國(guó)家部署的類(lèi)似廣播站。

國(guó)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(guó)大陸的內(nèi)陸用戶(hù)提供更高GPS精度和完好性。

陸基增強(qiáng)系統(tǒng)I類(lèi)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(guó)、西班牙和美國(guó)進(jìn)行試驗(yàn)。該系統(tǒng)用來(lái)支持I類(lèi)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(gè)全球無(wú)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(lái)支持美國(guó)航宇局科學(xué)任務(wù)的實(shí)時(shí)定位、授時(shí)和環(huán)境監(jiān)視。GDGPS還可以進(jìn)行先進(jìn)的實(shí)時(shí)GPS性能監(jiān)視，支持美國(guó)空軍的GPS運(yùn)行，并支持多種其他實(shí)時(shí)產(chǎn)品和服務(wù)。

國(guó)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(gè)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)分發(fā)。

國(guó)際GNSS服務(wù)（IGS）。IGS曾經(jīng)稱(chēng)為國(guó)際GPS服務(wù)，被認(rèn)為是一個(gè)國(guó)際科學(xué)服務(wù)組織，提倡開(kāi)放數(shù)據(jù)和平等接入政策。在過(guò)去10年的時(shí)間里，IGS已經(jīng)擴(kuò)展成一個(gè)分布在全球80個(gè)國(guó)家、涉及200個(gè)組織，擁有350多個(gè)GPS監(jiān)視站的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)的NOAA、國(guó)家測(cè)繪局、海軍天文臺(tái)、國(guó)家地理空間情報(bào)局、國(guó)家科學(xué)基金會(huì)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(lái)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(huì)發(fā)展項(xiàng)目服務(wù)。