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确保PNT服务的GNSS兼容互操作

添加时间:2018-05-21 10:26:55 来源:《北斗与GNSS系统概述》
  GNSS本身具备的频谱多样性,可以加强GNSS的抗扰能力,抵御信号的不良干扰。因此目前没有必要在战场上特意加强GPS的性能来抵御外在干扰。备用的L波段信号通过频谱的多样性来增强GNSS服务的精度,另外还可以利用某些特殊技术来消除大气效应在信号传播过程中产生的误差。GNSS还将在国际电信联盟 RNSS规定的C波段中添加一个新的信号,结合最新的天线和接收机提供无线电射频服务。GPS的性能还可以通过与其他技术融合在一起的方法进行增强,这其中包括通信技术和互联网络,实现互惠互利的融合。退一步讲,即使遍布全球上空GNSS卫星的天基系统无法满足全天时的PNT服务,后备的技术也可以在GNSS不可用的情况下提供高质量的PNT服务。
 
   PNT的应用和服务必须在GNSS和其他相关源的支持下进行无缝的转换,不能对用户的使用造成任何的中断和影响。这就需要引入一个类似计算机中“云计算”的“云PNT”概念,它可以在全球网络中提高信息的稳定性。为此,在未来的全球PNT系统之系统中应该加强对GNSS进行增强、补充和替代系统的建设完善。
 
   GNSS的增强系统
 
  由于GPS的成功和对天空控制权的认识,各种GNSS解决方案受到了关注。美国将进一步改进GPS:根据GPS项目的计划,通过加强辐射信号的强度来间接增强GPS的性能。这其中包括已经开展的M码信号体系和点波束的实施,点波束将在未来GPS卫星中进行装载,以加强M码信号的强度。
 
  其他增强GPS服务的措施还包括除了L1和L2信号之外增加新的信号,比如在L波段增加E6信号(1278.75MHz),这样可以支持高精度操作。另外还有前面提到的5010-5030MHz C波段,频谱的多元化大大增加了敌对干扰的难度。
 
  如果一旦确定了GPS信号的配置和实施,必须及时把实施方案告知所有的用户,这样保证添加的新信号和即将取消的旧信号不会对用户产生较大的影响,尤其是在购买和配备设备及应用方面浪费金钱。另外,除了增加可用的GPS信号之外,对于GPS天线、接收机硬件的信号处理模块及软件的升级都可以增强GPS的性能,保证其在信号干扰的环境下正常使用。
 
  其他GNSS成员:随着GPS不变的改进和增强,其他GNSS成员也可以成为全球用户的PNT服务源。俄罗斯的GLONASS经过10年左右的停滞,又开始新的一轮建设,更新增强了其可靠性和可用性。GLONASS也采用类似于GPS和其他GNSS的CDMA信号进行传播,这样将促进GNSS之间相互的互操作性。
 
  其他的GNSS成员包括欧盟的Galileo系统和中国的北斗全球系统。另外,日本和印度的天基PNT提供系统将在未来数十年内对GPS提供区域PNT服务的增强。
 
  美国军方利用这些GNSS服务可以提高PNT的可用性,但是美国绝对不会单一依靠一个国外信号来保证美国国土的安全。当然,这些系统开放给全人类,所有信号都是免费提供给民用设施。2010年6月美国白宫还发布了新的国家空间政策,进一步鼓励这种开放做法。
 
  还有一些问题需要在系统常规运行和开展军民服务之前解决的,其中包括信号的兼容性、性能标准、参考框架和服务的保真度与认证。另外,这些系统和GPS一样都采用同样的无线电频谱,它们将面临同样的物理脆弱性和局限性问题,往往还会影响GPS的接收。
 
  GPS的增强改进:美国军方已将使用差分GPS(DGPS)增强系统超过10年了。从最早的GPS广域增强(WAGE)到Talon NAMATH与数据零年更新,美国空军不断为GPS军事用户改进GPS的性能。这些增强改进集中在提高GPS的精度,主要通过直接对GPS信号进行误差改正或者对GPS卫星星历和时钟状态进行更加频繁的更新。
 
  美国空军还通过广播不同的测距信号来提高GPS的可用性,这些测距信号类似于从GPS卫星广播的信号,在GPS卫星信号受到干扰的情况下,为军事用户提供服务。这些伪卫星信号一般都是地基或机载信号源,但是它们的时效性受到信号发射器的影响。
 
  另外人们还不能忽视民用增强手段的作用,这其中包括FAA的广域增强系统(WAAS)和局域增强系统(LAAS),还有美国海岸卫队和美国陆军工程兵部队的全国DGPS(NDGPS)。这些系统都是兼容的军民两用系统,在一些地区的交通应用、应急响应和态势恢复中发挥不可或缺的作用。
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