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PNT:成功的必要条件

添加时间:2018-05-21 10:26:01 来源:未知
  在确认PNT方案之前,我们先看看包括GPS在内的GNSS存在于哪些PNT服务中。图10.2描述了全球PNT系统之系统框架图,GNSS只是其中的组成部分,但它是最基础的核心。图中每一个系统元素都已经在前面的文章中进行过定义。但是我们的描述是提供一个整体的概念,所有的系统元素组成了一个全球PNT体系结构框架。
 
  全球PNT系统的系统,包含了全世界人们所能接触的定位、导航和授时元素,如:系统、服务、模块和应用等。这种“系统之系统”结构包含了很多不同功能的独立部分,这些组成部分可能都是国家或地区最初独立设计开发的单一系统或服务。但是,随着这些组成部分间兼容和互操作的连接,构建起了一个完整的“系统”,以用户和应用为对象,形成一个强大高精度的全球PNT服务。
 
  全球导航卫星系统(GNSS):目前,有四个独立的天基系统提供或即将提供连续的全球PNT服务。其他系统也可能加入进来。GNSS信号根据不同无线电频率频谱进行信号的传播,提供无线电导航卫星服务(天空向地球的RNSS),无线电频谱的定义和使用通过国际电信联盟(ITU)进行协调。
 
  GNSS信号的区域系统也在全球相当大范围内提供天基PNT服务。这些天基增强系统和区域导航系统,是不大一样的,天基增强系统,是为某个GNSS服务,如WAAS与EGNOS,是分别为GPS和伽利略系统增强服务的,而区域导航系统则是可以独立运营的天基PNT系统,如QZSS与IRNSS,不过其服务区域是有一定的覆盖限制。
 
  地基增强系统(GBAS):这些地面PNT系统,是通过本地增强服务来提高GNSS服务的能力与水平,这些本地服务受到了地理条件的限制。需要特别提到的是,很多GBAS都可以提供多种测距信号,这些测距信号必须与GNSS信号实现互操作,共同提供定位和授时服务。但是GNSS信号只能在分配到规定的无线电频谱波段内工作。地基(或机载)伪卫星就是一个GBAS的例子,美国的国家差分GPS系统(NDGPS)就需要额外的测量信号,提取GPS差分改正信息。
 
  地基PNT系统:还有一些独立的地基PNT系统提供区域的PNT服务,它们都是独立于GNSS服务之外的,但是地理信息和时间信息与GNSS同步。一个地基PNT系统,必须能够提供独特的授时和/或与GNSS兼容可操作的测距信号,或者提供一个有效的PNT信号,而不是一个简单的GNSS下级子系统。eLORAN系统,就是一个地基PNT系统,它提供一个一定精度的授时和测距信号,目前在欧洲、沙特阿拉伯、韩国和日本地区都还使用这种系统。俄罗斯也有类似的LORAN系统。
 
  组合及自主的PNT系统:这些系统可能是单一的技术或者是元部件,通过特殊的机制提供PNT服务,这些系统可能具备独立的能力,也有可能结合前面提到的系统一起工作。
 
  组合系统是一种互相协作的结合体,把PNT系统和其他电子信息系统,如通信或数字数据网络等结合在一起的系统,可以同时提高两种系统的功效。自主系统及组成部分可以作为补充组件来提高PNT服务的效率和精度,或者作为独立的部分在一段时间内提供单机的PNT服务。
 
  充分利用这些PNT技术,全球PNT系统及其组件结合起来,可以提供连续的泛在PNT服务。虽然不是所有的系统都可以最终生存下来,但是我们可以找到最有效的方法集成到用户的终端中,并且提供给用户关键和连续的PNT服务。这也是全球PNT系统是全球信息基础设施作用的体现。
 
  图10.2 全球PNT“系统的系统”
 
  图10.2和之前提到的PNT源分类,在2008年美国国家PNT体系结构报告中都有更为详尽的解释,这个体系结构是基于产业模式的,结合超过30个联邦政府部门的意见,归纳总结了一个“更大公分母”策略,这个策略反映了PNT用户的最大需求,明确表示需要一个稳定常态化应用的PNT源来满足这些需求。
 
  然而,国家PNT体系结构报告中还提到,这些常用PNT源并不能完全提供所有的PNT服务,即使GPS是它们的基石。联合工作小组研究表明还需要一些其他的频段的PNT源和相关技术来补充提供PNT服务,而这些PNT源最初并不是为提供PNT而设计。另外,PNT和通信系统的同步发展也是可以令双方收益。
 
  虽然在2008年的美国PNT演变计划报告中没有明确提出,谁将成为“最终的赢家”,也没有确定一个即将实施的终极“系统的系统”,但是目前还是有很多工作需要进行,这其中包括评估和选择目前使用和即将使用的PNT技术,它们将会成为未来长期体系结构中的关键组成部分。在2010年7月公布的国家PNT体系结构实施计划中已经规定这些工作的启动。其中论述的部分最终归纳总结,并且指出了未来美国全球PNT系统之系统的发展之路。
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