第八屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會干貨集錦（二）

2017年5月23日，第八屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會在上海召開。作為國際三大衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)會議之一，本屆年會以“定位，萬物互聯(lián)”為主題，分為開幕式、GNSS主管部門報告、特邀報告、分會交流、科學(xué)普及、展覽展示等環(huán)節(jié)，全方位體現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及世界各大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展成果，展現(xiàn)出衛(wèi)星導(dǎo)航與新興技術(shù)融合發(fā)展趨勢，高精度時空信息服務(wù)已逐步滲透并賦能各行各業(yè)和大眾民生，成為萬物互聯(lián)、聯(lián)通共享的時空基礎(chǔ)，為人類發(fā)展帶來無限可能、無限憧憬。

（以下內(nèi)容根據(jù)會議現(xiàn)場報告摘錄整理）

全面介紹美國天基PNT政策，GSP系統(tǒng)現(xiàn)狀、服務(wù)性能和現(xiàn)代化等有關(guān)內(nèi)容，以及國際合作的情況。

非常感謝大家給我這個機會對GPS以及美國在PNT方面的政策和進展進行介紹。美國空間政策的要點是希望在和平使用的層面，為全球提供開放式的服務(wù)，同時免費向直接用戶開放。我們也希望進一步與國外的GNSS系統(tǒng)，以及供應(yīng)商進行合作，促進兼容性和互操作性，以及在市場進入方面的發(fā)展，同時我們也希望保持GPS星座的工作，同時滿足在民用以及國家安全方面的要求，并且與國外PNT服務(wù)進行合作，促進我們的靈活性，我們也希望在國內(nèi)外的能力建設(shè)上獲得進一步發(fā)展，使得我們能夠更好地發(fā)現(xiàn)，并且阻擋出現(xiàn)的一些有害的信號，同時能夠更好地阻止有害的干擾，這對于增強系統(tǒng)穩(wěn)定性以及靈活性是非常重要的。

美國把GPS的應(yīng)用和管理作為國家戰(zhàn)略，我們有一個天基的PNT，稱作EXCOM。從上圖中可以看到，國家天基PNT組織包括一個由美國的各個部門，包括國防部、交通部和國家的聯(lián)邦政府等具體部門共同組成的一個聯(lián)席委員會。該組織還包括GPS服務(wù)接口委員會和國際工作組，同時還有其它各方通過我們的協(xié)調(diào)委員會和協(xié)調(diào)辦公室，實現(xiàn)跨部門的合作。同時該組織也有一些具體的常設(shè)工作組，他們會支持我們在政策上目標(biāo)的實施。EXCOM最關(guān)鍵的部分就是GPS，這是一個持續(xù)的政策，所以現(xiàn)在我想來介紹一下GPS的建設(shè)與發(fā)展情況。

簡而言之，GPS的發(fā)展情況非常好。從上世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，它的性能一直在不斷發(fā)展。上圖是空間信號性能的成績單。從它的精度上來看，16年5月份的記錄是36.5厘米，基本上它可以持續(xù)保持一個非常高的精度，最差的情況下空間信號精度也能達到70.3厘米，這是最差的一個信號。因此，即使是在最差的情況下，GPS性能也完全超出了在公眾服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)方面的承諾。去年4月份，我們得到了一個全周的最佳信號記錄，45.3厘米。

上圖簡單介紹了衛(wèi)星組網(wǎng)的情況，GPS一共有36顆衛(wèi)星，其中31顆提供每天的導(dǎo)航信號，我們正在運營的衛(wèi)星包括12顆Block IIR衛(wèi)星，7顆Block IIR-M衛(wèi)星，還有12顆Block IIF衛(wèi)星。GPS系統(tǒng)已經(jīng)運營了很長的時間。

GPS衛(wèi)星目前已更新到了GPSIII。它有4個民用的信號（L1 C/A、L1C、L2C和L5）。廣播信號最常見的就是L1C信號，另外我們采用了3顆經(jīng)過改良的銣原子鐘。SV01衛(wèi)星現(xiàn)在已經(jīng)解決的最大問題就是載荷，上周我們已經(jīng)完成了在工廠中的組裝工作以及之后的測試工作，它已經(jīng)在2月17日下線入庫。另外SV02衛(wèi)星和SV03衛(wèi)星的組裝和整合工作已經(jīng)完成。SV04衛(wèi)星也已經(jīng)完成了機箱級組裝。SV的4顆衛(wèi)星的生產(chǎn)工作已經(jīng)全面完成了，它們將會在明年的3月份慢慢進入到發(fā)射過程。

上圖展示了GPS現(xiàn)代化進程，分為三個部分：空間系統(tǒng)（衛(wèi)星）、地面系統(tǒng)和用戶設(shè)備系統(tǒng)（接收機）。GPS下一代的地面段系統(tǒng)是OCX，去年，它發(fā)展得非常好，同時也經(jīng)過了美國國會的項目批準(zhǔn)，現(xiàn)在正處于結(jié)構(gòu)調(diào)整階段。OCX的Blcok1已經(jīng)在目前的星座中開始運行，同時它的信息從一開始就能夠得到保障。從用戶段以及用戶接收設(shè)備的優(yōu)化方面來看，我們已經(jīng)可以進行L1C的信號，以及GPS III信號的廣播。

除在星座現(xiàn)代化之外，我們還進行一些其它服務(wù)。我們和國際的合作伙伴共同努力，促進衛(wèi)星和衛(wèi)星系統(tǒng)之間的兼容性。美國的GPS和其它的GNSS的系統(tǒng)可以單獨使用，也可以共同使用，互相之間并沒有信號的干擾。另外我們還考量一個問題，就是互操作性，美國的民用能力和非美國的天基PNT服務(wù)可以共同使用，以為客戶提供比單獨依賴一種信號或者服務(wù)更高的性能。所以我們會希望通過像雙邊以及多邊的合作，來實現(xiàn)兼容性和互操作性的發(fā)展。

先看一下雙邊合作，和歐洲的GPS和伽利略工作組很早以前就已經(jīng)建立了，這個工作組是有關(guān)于民用服務(wù)的。我們的工作組中有一個貿(mào)易及民用服務(wù)工作組。此外，去年9月份進行了兼容互操作工作組的會議，以及在去年的10月份，也進行了美國和中國的民用空間合作項目的對話。我們和日本于2017年的3月15號進行了一次對話，同時我們也沒有忽視與印度之間的合作。

ICG第11次的會議于去年召開。另外我們也進行了在保護策略方面的實施工作，包括GNSS的運行，以及在全球范圍內(nèi)的全面保護。同時我們的ICG的座談會也即將召開，座談會將會進行信號監(jiān)控方面的研究，同時ICG和IGS之間也將建立相關(guān)的工作組。此外，還有在空間氣象方面的合作。我們也參與了昨日在上海召開的IGMA會議，我們希望減少在空間信號方面的誤差，同時也希望服務(wù)的總量可以進一步的提高。因此，在這方面，我們需要全球的合作伙伴共同努力，包括在中國的合作伙伴，以促進服務(wù)質(zhì)量的進一步提高?，F(xiàn)在民用的GPS服務(wù)不斷和其它GNSS系統(tǒng)供應(yīng)商開展合作，在兼容性、互操作性以及透明度方面也獲得進一步的發(fā)展，GPS的性能已得到了進一步的提升，并且一直處于向公眾承諾的標(biāo)準(zhǔn)之上。此外，GPS現(xiàn)代化進程也將進一步加快。美國積極參與ICG活動，將進一步促進GNSS系統(tǒng)及其民用服務(wù)的提供，希望能使全球的用戶獲得更大的益處。

今天我想要給大家介紹GLONASS系統(tǒng)的發(fā)展、衛(wèi)星導(dǎo)航方面的一些主要政策要點、GLONASS系統(tǒng)的現(xiàn)狀及在空間站的發(fā)展，同時，會介紹GLONASS系統(tǒng)架構(gòu)，GLONASS的增強服務(wù)，還有GLONASS的監(jiān)控以及它的性能評估系統(tǒng)。最后給大家介紹一下新的GLONASS參考文件，以及我們在國際合作方面所進行的一些努力。

上圖介紹的是我們的一些合作，包括PNT的基礎(chǔ)設(shè)施方面。我們知道這里有一些主要的文件，比如我們的總統(tǒng)令，這個總統(tǒng)令是2007年3月17號頒布的638號總統(tǒng)令，它是有關(guān)于GLONASS系統(tǒng)的應(yīng)用，以及對于社會經(jīng)濟發(fā)展的一個支持作用。所以這是我們聯(lián)邦政府所支持的項目，我們現(xiàn)在已經(jīng)獲得了超過9年的固定預(yù)算，來促進PNT服務(wù)的發(fā)展。

我們有非常清楚的項目目標(biāo)，比如在空間段和地面段的發(fā)展，我們也非常關(guān)注國家和有關(guān)部門所給予的支持，并且也有專門的相關(guān)主管部門來促進，我們在項目上的協(xié)調(diào)以及它的發(fā)展。在系統(tǒng)的性能，特別是它的精度以及完整性方面獲得進一步的提高。

目前GLONASS有27顆在軌衛(wèi)星，其中24顆衛(wèi)星正在運營中，另外的3顆衛(wèi)星中，1顆處于檢查狀態(tài)，另外1顆是備用衛(wèi)星，還有1顆正在進行飛行的測試。

另外，還有3個監(jiān)測站，2個系統(tǒng)控制中心，6個上行站，以及3個激光測距站。

在地面站方面，目前有24個參考站在俄羅斯境內(nèi)，還有8個是境外參考站，在廣域和局域的差分系統(tǒng)，我們可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)順利的傳輸。同時我們有77個站點是為交通部來提供服務(wù)，4104個站點提供聯(lián)邦的相關(guān)服務(wù)。同時還有包括在災(zāi)害救援方面的服務(wù)。

我們有兩代GLONASS衛(wèi)星，包括GLONASS—M和GLONASS—K兩代衛(wèi)星。2016年GLONASS—M有兩顆衛(wèi)星推移，接下來會有進一步的衛(wèi)星發(fā)射的計劃。在2016年的2月7日以及2016年的3月29日又發(fā)射了2顆GLONASS—M的衛(wèi)星。在整個衛(wèi)星星座中，還有一些衛(wèi)星是超出了它們的設(shè)計使用壽命。

目前有7顆GLONASS—M的衛(wèi)星，已經(jīng)完成生產(chǎn)，這些衛(wèi)星將會在未來幾年陸續(xù)地按照固定的衛(wèi)星發(fā)射計劃升空，來取代那些已經(jīng)超出了設(shè)計使用壽命的衛(wèi)星。

還有GLONASS—K的衛(wèi)星，現(xiàn)在我們有2顆在軌的衛(wèi)星，其中1顆正在進行飛行測試，另外1顆正在進行正常的運行?，F(xiàn)在如果我們看一下在軌的情況，我們是可以保證GLONASS的正常運行，當(dāng)然在GLONASS—K的兩顆衛(wèi)星都能夠完全運行之前，我們可以利用整個現(xiàn)有系統(tǒng)保證正常運行。而且也會引入控制指令以及定軌相關(guān)的先進技術(shù)，而且也是基于不同的無線電的頻率，包括它的衛(wèi)星星力的數(shù)據(jù)，以及原子鐘的更新，交叉鏈路的技術(shù)，來得到進一步的增強。

還包括在GLONASS—K的衛(wèi)星當(dāng)中，是GLONASS—M的一個更先進的版本，也包括在信號中能夠提供傳統(tǒng)的L1、L2以外的L3，增強的GLONASS—K當(dāng)也會有L1/L2、SF，以及L1、L2、SC的新信號，并且也有一個新的適用于SDMA和CDMA信號的天線系統(tǒng)。

也是對于早期的GNSS的用戶而言，它能夠帶來一系列傳統(tǒng)的RTK的高精度的服務(wù)。而且能夠通過提高整個網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)定位的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的基于位置的定位。而且我們國家不同的領(lǐng)土，它現(xiàn)在能夠得到更廣泛的覆蓋，也有更多的廣播站的一些電文發(fā)播的設(shè)備，也能夠進一步提高延遲所帶來的影響，而且對于系統(tǒng)開發(fā)以及地基系統(tǒng)，地面站也實現(xiàn)了高度的自動化。也會引入更多的新的系統(tǒng)，包括地面的主中心、備用中心的發(fā)展，能夠帶來全球監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。

GLONASS的系統(tǒng)會用來做整個性能特征的監(jiān)控、驗證，它背后也是基于系統(tǒng)的要求文件所制作的。對于整個系統(tǒng)它能夠生成，能夠獲得GLONASS整個系統(tǒng)的目標(biāo)指標(biāo)和性能相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，而且也能夠在用戶水平上，來決定GLONASS更好的性能要求，此外GLONASS的系統(tǒng)也能夠用來做GLONASS認證的一些輸入數(shù)據(jù)的計算。

從去年年底到今年開始，已經(jīng)有4本GLONASS的參考文件得到正式發(fā)布，包括我們網(wǎng)站上這四個ICD文件，今年第二季度也發(fā)布了一系列的新的文件，這其中包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的CDMA信號相關(guān)的總體描述ICD文件，也包括GLONASS L1以及L2、L3開放服務(wù)CDMA信號相關(guān)的ICD的文件，而且也列出了其他的一些處理導(dǎo)航技術(shù)文件的算法。在這里也分別列出了包括GLONASS FDMA信號參考文件，包括其他的一些架構(gòu)，也是CDMA的信號參考文件。

希望能夠提高GLONASS和其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的兼容性和互操作性。希望能夠?qū)崿F(xiàn)整個GLONASS可持續(xù)的競爭能力，我們也是在SOCH開展的這樣一個活動，是第十一屆全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際委員會，預(yù)計將會有超過130多位來自23個國家和地區(qū)和不同組織的代表會參加本次大會。

而且在這里，我也想讓大家能夠關(guān)注到整個GLONASS的用戶信息中心，或者它是在系統(tǒng)供應(yīng)商以及用戶之間非常重要的一個界面，一個接口。

對于GLONASS的可持續(xù)發(fā)展和使用，也是整個俄羅斯聯(lián)邦政府、俄羅斯聯(lián)邦航天局非常重視的問題，我們目前的計劃是到2020年，對于2020年之后新階段的預(yù)算計劃還正在進行中。軌道星座包括GLONASS—M的地面?zhèn)溆眯牵矊⑦M一步提高整個系統(tǒng)的魯棒性，特別是當(dāng)新一代的衛(wèi)星投入工作，投入服役之后，整個系統(tǒng)的魯棒性和操作性能會得到提高，我們同樣采取循序漸進的方法進行空間段的優(yōu)化。我們也提供了不同類型的參考文件，包括能夠在不久的將來更好的幫助用戶和國際用戶，來獲得這部分的使用。

與此同時我們也會對于現(xiàn)有的用戶設(shè)備，提供更好的一些后端支持和服務(wù)，包括開展國際活動，以上就是我的介紹和演講，謝謝大家的聆聽。

《歐洲伽利略系統(tǒng)和EGNOS進展情況》全面介紹伽利略和EGNOS系統(tǒng)的最新進展情況、國際合作，特別是系統(tǒng)的服務(wù)性能方面的內(nèi)容。

我在這里給大家分享歐盟兩個GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（伽利略和EGNOS）的最新進展。EGNOS是整個歐盟的星基項目，也是正在如火如荼進行的增強系統(tǒng)，可以增強GPS的信號，未來也會增強伽利略的信號。整個系統(tǒng)的工作是從09年10月份開始，系統(tǒng)提供開放服務(wù)和生命安全服務(wù)，后者是2011年開始正式投入使用，主要用于航空業(yè)，也包括數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，這項服務(wù)是2012年開始的。

在2016年的年會上所做的學(xué)術(shù)報告相比，今年我們許多地方取得了一系列的進步，首先我們發(fā)射了額外的一些GEO的衛(wèi)星，使我們的星座數(shù)量達到了4顆星，有的屬于測試階段。另外我們也有在2018年年底發(fā)射GEO衛(wèi)星的新計劃，可以提供一系列的相關(guān)服務(wù)，包括在機場或者其他的基礎(chǔ)設(shè)施所提供的服務(wù)，其覆蓋范圍正在不斷擴大。我們希望有機會能夠在2018年的時候，實現(xiàn)超過600個LPV的流程或者程序。而且我們也是致力于打造下一代的EGNOS，能夠帶來的是雙頻L5、L1這樣的增強系統(tǒng)。

接下來簡單介紹伽利略星座的更新，作為整個歐盟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航星座，希望能在2020年實現(xiàn)30顆衛(wèi)星的目標(biāo)，實現(xiàn)全球覆蓋。而在我提到整個伽利略衛(wèi)星和星座最新發(fā)展的更新之前，我也想分享一個非常重要的文件，是由歐盟所發(fā)布的，代表著ESS歐盟空間戰(zhàn)略。這是一系列歐盟的最新政策，這些政策并不一定是和衛(wèi)星導(dǎo)航本身有關(guān)的，也和其它的一些空間領(lǐng)域相關(guān)。這些政策是在整個歐盟的高度上進行討論和發(fā)展的。這中間包括其它的空間領(lǐng)域，其中提到通過打造歐盟空間戰(zhàn)略，強調(diào)伽利略計劃發(fā)射以及繼續(xù)提升服務(wù)能力的一系列重要性。只有通過國際的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和治理框架，才能夠更好地提高服務(wù)水平，其目標(biāo)也是確保各個國家長期可持續(xù)的服務(wù)使用。這其中還包括一些先進的空間技術(shù)，也是在最近幾年進入到了全球不同的市場，在國際各界展開了合作，見證了共同發(fā)展，也能夠確保在全球能夠有一個公平、公正的發(fā)展空間，使得各國都能夠?qū)崿F(xiàn)長足的進步。因此歐盟也是非常強調(diào)國際合作，特別是在發(fā)布的歐盟空間戰(zhàn)略當(dāng)中，強調(diào)了多邊或者雙邊合作的重要性。

去年還有一系列的有關(guān)伽利略的新計劃，我們在法屬圭亞那成功完成了2次發(fā)射，一次是去年5月用聯(lián)盟號火箭發(fā)射的。在2017和2018年我們預(yù)計還會有8顆衛(wèi)星發(fā)射，主要將搭載阿里亞那火箭。去年12月16日我們正式宣布了伽利略的初始服務(wù)，這些服務(wù)的性能有一個最低的要求，包括9顆衛(wèi)星播報。衛(wèi)星電文，也有相應(yīng)的最低性能水平。系統(tǒng)所提供的一些服務(wù)類型，是從去年12月15日正式開始的。這些服務(wù)在全球范圍內(nèi)都是開放免費的，而且和GPS實現(xiàn)互操作，也和其他的GNSS系統(tǒng)（北斗和格洛納斯）擁有很好的互操作。而且對一些敏感、靈敏的應(yīng)用，僅限于政府授權(quán)的機構(gòu)使用。

伽利略服務(wù)包括開放服務(wù)、搜救服務(wù)和公共規(guī)范服務(wù)。搜救服務(wù)能夠幫助我們在出現(xiàn)緊急情況的時候，利用全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)，來實現(xiàn)緊急的定位，當(dāng)我們遇到挑戰(zhàn)的時候，這樣的搜救服務(wù)將能夠提供精準(zhǔn)的定位信息。

初始服務(wù)的交付在我們的服務(wù)定義文件當(dāng)中，得到了充分的體現(xiàn)，這些是代表著各種不同應(yīng)用的服務(wù)定義，而且也能夠轉(zhuǎn)化成不同的性能水平，隨著越來越多的衛(wèi)星發(fā)射升空，整個服務(wù)水平、服務(wù)性能也會提高，相應(yīng)的SDD服務(wù)定義文件也會得到更新。現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠從Galileo服務(wù)中心的網(wǎng)站上直接下載有關(guān)開放服務(wù)、搜救服務(wù)的文件。而開放服務(wù)的定義，也是相當(dāng)于GPS中的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，也就是GPS的SPS，它也定義了整個伽利略開放服務(wù)用戶的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)內(nèi)容，也提供了最低的使用條件。這其中包括SIS的操作運行狀態(tài)，用戶設(shè)備手冊，以及參考用戶環(huán)境，也包括整個衛(wèi)星開放服務(wù)、信號空間接口控制文件、IGD文件，涵蓋信號特征，擴頻碼特征，以及伽利略的1的和15的組碼。

此外還包括電力層校正的算法，包括我們常用的的模型，是一個很好用的校正方法，也得到了聯(lián)合國國際導(dǎo)航委員會ICG的高度認可，這其中的主要內(nèi)容包括循序漸進分步走的方法和描述，也就是輸出輸入的驗證文件，也包括尾碼的落地，尾碼實現(xiàn)的附錄，最后也包括通過多個不同的制造商之間，能夠?qū)崿F(xiàn)共同的落地。

此外，通過性能方面的衡量，這中間包括幾個不同的亞組，當(dāng)然還沒有包括去年11月阿里亞那5號火箭發(fā)射的幾顆衛(wèi)星，伽利略提供的是能夠覆蓋所有性能當(dāng)中的95%，在測距方面平均精度是80厘米，UTC的精度在10納秒以下，如果遇到了一些緊急的狀況，它的相關(guān)信號在10分鐘之內(nèi)有98%高的概率會被發(fā)現(xiàn)。

上圖列出了標(biāo)準(zhǔn)定義文件當(dāng)中最低性能水平所包括的精度和可用性的指標(biāo)。我們提供開放的測距和授時服務(wù)，在整個的星座中測距服務(wù)最低的精度優(yōu)于7米，星座平均的精度優(yōu)于2米，我們可以提供伽利略和GPS的空間信號，同時可以通過這個方式，使得我們的空間信號可用率進一步擴大，同時我們也可以提供非常精確的授時服務(wù)，精度高于30納秒。同時我們也可以提供精確的時間校正，在伽利略和GPS系統(tǒng)之間可以持續(xù)提供。在兩個信號共同使用的情況之下，比如說在兩顆伽利略衛(wèi)星以及兩顆GPS的衛(wèi)星共同使用的情況下，可以實現(xiàn)精確的時間校正。同時我們采用了一個單頻道信號，和幾個個多頻道的信號。

有三個開放性服務(wù)的信號提供給全球用戶，這三個信號包括E5a、E5b、E1-BC，北斗和格洛納斯未來也將會使用E5b信號。此外我們有專門的測試信號提供給商用服務(wù)，即E6信號，另外我們在公共規(guī)范服務(wù)方面提供E6a和E1a的信號。

上圖展示了SAR具體的表現(xiàn)，在搜救方面能夠提供更加精確的服務(wù)，搜救時間從過去的3小時減少到了現(xiàn)在的10分鐘以下。而且它的精度也有所提高，它從過去的10公里減少到5公里，發(fā)展到現(xiàn)在的2公里范圍內(nèi)，同時在12月份我們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用伽利略的天基服務(wù)來獲取搜救信號這樣的例子。而且已經(jīng)有衛(wèi)星理事會采用這樣的方法，因為它有非常高的精度。同時在時間和位置方面，搜救信號確定可以在10分鐘以內(nèi)進行確定，也可以實現(xiàn)在衛(wèi)星搜救方面小于20分鐘的搜救信號發(fā)現(xiàn)時間。

在所有的方面，都滿足了KPI的要求，在各個方面性能都達到了要求，這個是我們未來的星座組網(wǎng)的情況。這里的綠色部分，是我們將在11月份發(fā)射的衛(wèi)星。有2顆衛(wèi)星是在幾年前開始進行測試的，將來很快將會投入實際的應(yīng)用。