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準天頂定位衛(wèi)星“向?qū)枴笔疽鈭D。
9月11日，日本首次發(fā)射了自主研發(fā)的定位衛(wèi)星。11日20時17分，日本種子島宇宙中心使用H-2A火箭發(fā)射了首顆準天頂定位衛(wèi)星“向?qū)枴保?8分鐘27秒后星箭分離成功，太陽能電池板正常展開，發(fā)電量6.7千瓦，符合設計值的6.4千瓦。本次發(fā)射的“向?qū)枴笔菧侍祉斚到y(tǒng)的第一顆衛(wèi)星，經(jīng)試運行后如不出現(xiàn)技術(shù)上的問題，日本將陸續(xù)發(fā)射另外兩顆準天頂定位衛(wèi)星。
謀求發(fā)展自主導航系統(tǒng)
日本是美國的盟國，而美國的GPS（全球定位系統(tǒng)）又向包括日本在內(nèi)的世界各國免費開放，那么，日本為何仍要研發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)呢？日本政府最近公開的資料顯示，由日本首相和負責科學技術(shù)政策的大臣牽頭的“綜合科學技術(shù)會議宇宙開發(fā)利用專門調(diào)查會”2004年的資料中稱，鑒于美國的衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS已成為滲透到日本國民生活中的定位應用核心系統(tǒng)，為了防止不測事件的發(fā)生，日本應該建立與GPS兼用的、并逐步過渡到能夠獨立測位的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
作為GPS的一個輔助和增強系統(tǒng)，準天頂衛(wèi)星導航系統(tǒng)有望提高日本及其周邊的GPS定位的性能，構(gòu)筑準天頂衛(wèi)星導航系統(tǒng)是日本整個衛(wèi)星導航計劃中的第一步。
雖然，日本現(xiàn)在的準天頂系統(tǒng)還必須依賴GPS完成用戶定位，但按照計劃，完全有可能將其升級為獨立的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
集“輔助”與“增強”一身
《科技日報》記者在采訪日本東京海洋大學的GPS專家、上海伽利略有限公司技術(shù)顧問樊春明時了解到，準天頂導航衛(wèi)星系統(tǒng)由3顆與地球同步的傾斜軌道衛(wèi)星組成。它能發(fā)射與GPS同樣的導航信號，這使得用戶可以將其當作一顆GPS衛(wèi)星來使用。同時，該衛(wèi)星系統(tǒng)增加了一個增強信號以為日本國內(nèi)用戶提供更高質(zhì)量的定位服務，此外還增加了一個試驗用信號。
樊春明向記者詳細介紹了準天頂衛(wèi)星的特點。他說，首先，該系統(tǒng)的每顆星在日本上空工作8小時，3顆星輪換交替，從而保證任何時刻都有一顆準天頂衛(wèi)星在日本的“天頂”當班，這使得在大樓林立的城市中心以及山谷地帶的用戶能夠通過這顆不會被遮擋的衛(wèi)星來“增強”GPS在惡劣環(huán)境下的定位能力。
其次，除具有現(xiàn)在GPS的所有民用信號之外，該系統(tǒng)還增加了GPS計劃中的L1C信號，這是日本的衛(wèi)星首次提供L1C信號服務。由于這些信號跟GPS完全相同，現(xiàn)有的GPS接收機幾乎不用改動。
再次，增強信號可以通過提高導航電文的速率，在導航電文中增加電離層補償信息字段等來提高定位精度，有望將GPS原來10米的定位精度提高到1米。該信號不與GPS信號兼容，需要專用接收機。
另外，日本為了發(fā)展研究未來衛(wèi)星定位技術(shù)，還特設了一個測試信號，其測位碼用的是以日本人名字命名的KASAMI碼，導航電文的速率高達 2k比特。而且從整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來看，再朝該系統(tǒng)增加幾顆衛(wèi)星就可以將其擴展成獨立的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。從原理上來講，通過將準天頂與靜止衛(wèi)星結(jié)合在一起，6 顆以上的衛(wèi)星即可構(gòu)筑實用的區(qū)域3維空間衛(wèi)星定位系統(tǒng)。
設立自己的升級實驗平臺
歸納起來，準天頂衛(wèi)星導航系統(tǒng)除了集“輔助和增強”GPS性能于一身外，還為衛(wèi)星導航技術(shù)研究提供了一個測試和論證的在軌平臺，將極大地推動日本在衛(wèi)星導航領(lǐng)域的發(fā)展。
例如增強信號，用戶定位精度要達到1米，衛(wèi)星本身的精密定軌必須達到更高的要求。從原理上來說，因為準天頂是區(qū)域服務系統(tǒng)，只要在服務區(qū)域內(nèi)有足夠的地面觀測站，不一定需要像GPS地面觀測站那樣全球分布也可以獲得很高的用戶和衛(wèi)星間視線方向測距精度，從而保證用戶的定位精度。但在實時服務中究竟能不能成功參考美國積累了幾十年經(jīng)驗而達到的現(xiàn)有水平還是一個未知數(shù)，準天頂衛(wèi)星恰好能夠提供一個實際檢驗的平臺。
日本測位導航學會會長安田明生向《科技日報》記者介紹說，雖然這顆衛(wèi)星不在中國“頭頂”，增強信號中的電離層補償信息也不是針對中國，但作為輔助機能的GPS兼容信號還是能夠為中國用戶提供服務。尤其是該顆衛(wèi)星是現(xiàn)在唯一一顆具有4個民用信號的衛(wèi)星，用好這些信號對提高中國用戶的定位性能是有益的。 (陳超) |
