当前位置:课程学习>>第九章 全球导航卫星系统>>电子教案>>知识点三
地面部分主要完成两个功能:导航控制和星座管理功能以及完好性数据检测和分发功能。导航控制和星座管理功能由地面控制部分(GCS)完成,GCS主要由导航系统控制中心(NSCC)、时间同步(OSS)工作站和遥测遥控中心(TCC)三部分构成。其中,OSS工作站共15个,无人监管且只能接收星座发出的导航电文和星座运行环境数据,并把数据传送到导航系统控制中心,由导航系统控制中心检测和处理;遥测遥控中心接收导航系统控制中心中卫星控制设备(SCF)提供的导航数据信息,并上传到星座。完好性数据检测和分发功能主要由欧洲完好性决策系统(EIDS)完成,EIDS主要由完好性监视站(IMS)、完好性注入站(IULS)和完好性控制中心(ICC)三部分组成。其中,无人照管的完好性监测站网络接收来自星座的L波段信号,用来计算GALILEO系统完好性的原始卫星测量数据;完好性控制中心包括完好性控制设备、完好性处理设备和完好性服务接口,用来接收完好性监视站的数据,并发送数据到完好性注入站,由完好性注入站将数据以S波段发送到星座上。GCS和EIDS之间通过ICC和NSCC可进行数据通信。
“伽利略”系统主要有公开服务、生产安全服务、商业服务和公共事业服务方式。公开服务是为全球用户免费提供位置和时间信息,性能与GPS相当;生产安全服务的性能更高,适用于全球各种运输业;商业服务是在公开信号上加密;受控的公共事业服务采用专用频率,有很高的连续服务性并加密,入网受欧盟及其成员国政府管制,可用于警察、应急服务等。
按不同层次用户,GALILEO系统分为免费服务和有偿服务两种。免费服务提供L1 频率基本公共服务,它与现有GPS用“基本公共服务”信号相似,预计定位精度为1 m,被称为第一级服务方式。有偿服务提供附加的L2 或L3 信号,它们被称为可控制有偿接收服务。与卫视直播业务的有条件接收系统类似,可为那些需要提供可用性、完好性和高精度信号的特殊用户,如民航和涉及生命安全保障的用户服务,有第二级、第三级两种服务方式,其中第二级服务称为“授权服务”(Certifiable),第三级服务称为“生命安全”(Safety of Life)服务。
GALILEO系统与美、俄的导航卫星系统不同,美国的GPS能为军事用户提供精度为10 m、为民事用户提供精度为100 m两种信号,而俄罗斯的GLONASS只提供一种精度为10 m的军民两用信号。GALILEO更多用于民用,可为地面用户提供三种信号:免费使用的信号、加密且需交费使用的信号、加密且需满足更高要求的信号。其精度依次提高,最高精度比GPS高10倍,定位精度可达到厘米级,即使是免费使用的信号精度也达到6 m。通过GALILEO系统,汽车和火车可以在没有司机的情况下自动行驶;飞机能在任何机场降落;轮船即使在大雾中也可以安全航行。如果说GPS只能找到街道,而利用GALILEO系统则可找到车库门。除了能提供精确的定位信号以外,GALILEO系统还可为移动电话业务服务,用于救生行动,如接收到失事飞机的求救信号后快速通知附近的救援部门。这些都是GPS望尘莫及的,因而对GPS提出了强有力的挑战。
随着导航卫星产业的发展,面对天上巨大的商业价值,各大导航卫星系统的较量与共存成为导航卫星产业内的一大景观。“北斗”是为多阶段卫星导航计划起的中文名,计划为中国军用和民用用户设计提供定位、船/车队管理和精密授时服务。中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗计划由陈芳允院士于1983年首次提出,这一计划原来被称为双星定位通讯系统。双星定位系统的开发阶段完成后,导航卫星工程于1994年立项,卫星以中国人最古老的用于识别方向的星星——“北斗”命名。北斗系统是支持制图、航天、航空、导航、矿业、渔业、灾难应急救助以及国防等方面的应用。
2000年10月31日和12月21日将两颗“北斗导航定位试验卫星”分别送入同步轨道,组成双星定位系统——“北斗导航系统”,成为我国自主研制的第一代导航卫星定位系统的标志。2003年成功地将第三颗“北斗一号”导航定位卫星送入太空。第三颗北斗卫星的发射升空标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联的全球导航卫星系统(GLONASS)后,在世界上第三个建立了完善的导航卫星系统的国家,该系统的建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。
我国自“北斗一代”导航卫星定位系统建成以后,启动了“北斗二代”区域导航卫星系统。2007年将一颗“北斗”导航卫星送入太空。此次发射的“北斗”导航卫星是“北斗二代”导航卫星系统的第一颗试验卫星。其发射成功,标志着我国自行研制的“北斗”导航卫星系统进入新的发展建设阶段。北斗导航系统的建设、发展和应用将对全世界开放,为全球用户提供高质量的免费服务,积极与世界各国开展深入的交流与合作,促进各卫星系统之间的兼容与互操作。
2012年年底,完成14颗卫星(5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星)发射组网。为亚太地区用户提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务。
2009年,启动北斗全球系统建设,继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制;计划2018年,面向“一带一路”沿线及周边国家提供基本服务;2020年前后,完成35颗卫星发射组网,为全球用户提供服务。