PNT體系研究

郭耀江

【摘要】本文介紹了國內外PNT體系的研究情況，提出了我國PNT體系研究的建議，對我國PNT體系的建設和發展具有參考價值。

【關鍵詞】定位，導航，授時，PNT體系

【中圖分類號】TL62 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0015-01

1 引言

位置和時間是人類賴以生存、發展的最重要的基礎性信息，可以說人類文明的發展始終伴隨著定位、導航與授時（Positioning，Navigation&Timing;簡稱PNT）技術的發展。隨著科學技術的不斷進步及軍事戰略和戰術的變化，人們在海、陸、空、天的軍民商領域中對于PNT技術體系提出了更高的要求。

2 國外研究狀況

目前，世界上對PNT體系研究最多的國家是美國。10年前，美國就根據GPS系統能提供定位、導航、授時三大功能及其在國防安全、科技、國家經濟/貿易、人們社會生活等多方面應用，把對GPS導航系統的更新、完善與發展，放到由國會決策的國家PNT系統安全的高度上，進行高層設計指導與協調。2004年12月8號以總統令批準《美國天基定位、導航和授時政策》，即美國PNT政策，用以替代1996年3月28日發布的GPS政策。其目的是確保美國天基PNT業務、增強系統、后備支持及業務的拒絕與阻斷能力；將原先GPS部際協調委員會升級為長久性國家級的“國家天基定位、導航和授時執行委員會"NSPNT（nationalspace-based positioning，Navigation and Timing），管理美國PNT系統。美國的PNT體系力圖能提供實用有效、連續不斷的PNT服務，滿足增長的國家安全、經濟、民用、科研和商業的需求，保持星基PNT軍用優先和優于他國民用星基PNT業務的競爭力，提升美國在星基PNT應用領域的技術領先地位。

2008年9月，美國發布了《國家PNT體系研究最終報告》，其PNT體系主要包括陸基和天基PNT系統及其增強系統、自主PNT系統、作為PNT信息源補充的通信和數據網絡等。

其系統體系結構包含有以下思想：

（1）“可互換的方案”鼓勵更廣泛地使用其它定位導航授時方案。

（2）“多現象學”鼓勵采用組合多種現象，保障PNT信息源的多樣性。

（3）“定位導航授時與通信的配合”將更多地利用通信網絡提供并增強定位導航授時能力。

（4）在用戶設備中，用于整合和融合來自可互換方案和多現象學的定位導航授時信息的各種算法將提高服務的可用性和方案的穩定性。

歐洲的導航規劃以Galileo衛星導航系統為主，以羅蘭c系統為輔。Galileo系統建設曲折前進，2002年3月24日，歐盟首腦會議批準了建設Galileo（伽利略）衛星導航定位系統的實施計劃。根據目前的現狀，Galileo系統可能因此在2014年或更晚時間才能夠建成。

近年來，挪威、法國、英國等國家積極推動羅蘭C系統的發展，英國在2008年建設了本國第一個羅蘭C發射臺，并且接管了德國的一個羅蘭C臺，在e羅蘭方面做了進一步的研究和試驗。期望羅蘭c成為衛星系統的備份手段，滿足e導航的需要。

俄羅斯的導航規劃以GLONASS衛星導航系統為主，恰卡系統作為補充。2002年俄羅斯開始實施GLONASS系統現代化計劃。俄羅斯計劃采購27顆GLONASS-K衛星，并使GLONASS系統的精度達到5m水平。

近幾年，俄羅斯在發展GLONASS的同時，積極對恰卡系統進行升級和應用擴展，提高恰卡系統性能，將恰卡系統的時間溯源到國家時間系統上，通過恰卡系統發播授時信號、衛星差分信息和完善性信息，開發GLONASS、GPS、恰卡和羅蘭c組合的用戶設備。

3 國內研究狀況

我國對PNT體系的研究目前只是在起步階段。在美國公布了“國家定位導航授時體系研究最終研究報告”后，我國的有識之士也在衛星授時、定位、導航的科研和工程應用中，意識到PNT一體化的內在合理性和技術上的密切相關陛，逐步認識到發展中國自主衛星定位系統，應提到建設國家PNT平臺的層面上統一籌劃。

2007上海國際導航產業與科技發展論壇上，論壇組委會共同主席，國家科技部高新司領導在《定位、導航和授時（PNT卜—中國近期有關活動進展》報告中指出，北斗（cOMPASS）系統建設將使中國成為能提供全球PNT服務的國家之一，中國基于同步通信衛星的區域導航系統CAPS將為世界提供更多的PNT選擇，中國加入伽利略計劃使歐盟在歐洲之外拓展了潛在的巨大市場，也給中國帶來了更多的PNT服務選擇。嚴建華在2009年提出“建立我國陸基定位、導航、授時系統研究”。

業已建成的“北斗衛星導航試驗系統”（一代“北斗”）的基本技術路線源自于衛星通信專家陳芳允院士的“雙星定位”設想。2000年10月31日和12月21日發射的兩顆定位衛星和2003年5月25日發射的一顆備份衛星組成該系統的空間部分，與地面控制中心站、標校站以及各類用戶終端，組建成能在中國及其周邊區域的定位、授時和短報文通信的北斗衛星導航“試驗系統”，并已在測繪、電信、交通運輸、漁業、水文、森林防火和國家安全、救災應急等諸多領域發揮作用。

在北斗“試驗系統”基礎上，2007年4月13日成功發射COMPASS系統第一顆中軌道（MEO-1）衛星，拉開建設北斗“擴展的區域導航系統”幃幕。

北斗在建成“擴展的區域導航系統”基礎上，根據發展需要，逐步擴展，在2020年前后建成由5顆GEO衛星和30顆非地球同步軌道衛星構成的全球衛星導航定位系統。該系統將提供開放服務和授權服務。授權服務將向授權用戶提供更安全、精度更高的定位、導航（測速）、授時和通信服務以及系統完好性信息。

4 對我國PNT體系研究的建議

進行PNT體系研究既涉及我國天基PNT系統（北斗），又涉及國外衛星導航系統（如GPS＼GLONASS＼Galileo等）；既涉及無線電PNT服務，又涉及傳統PNT手段（如慣性導航、天文導航、無線電廣播授時等）與定位導航新概念、新技術。因此，我國應深化開展國家PNT體系的研究與論證工作，全面研究我國未來的PNT需求，探索、發展、滿足與適應我國PNT需求發展與變化的策略、途徑與方法，為我國未來PNT能力的建設提供參考、建議和指導。

參考文獻：

[1]嚴建華.建立我國陸基定位、導航、授時系統研究[J].導航，2009（1）.

[2]廖小罕.定位、導航和授時（PNT）一一中國近期有關活動進展[R].2007上海國際導航產業與科技發展論壇報告