郭耀江

【摘要】本文介紹了國內(nèi)外PNT體系的研究情況，提出了我國PNT體系研究的建議，對我國PNT體系的建設(shè)和發(fā)展具有參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】定位，導(dǎo)航，授時(shí)，PNT體系

【中圖分類號】TL62 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0015-01

1 引言

位置和時(shí)間是人類賴以生存、發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)性信息，可以說人類文明的發(fā)展始終伴隨著定位、導(dǎo)航與授時(shí)（Positioning，Navigation&Timing;簡稱PNT）技術(shù)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步及軍事戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)的變化，人們在海、陸、空、天的軍民商領(lǐng)域中對于PNT技術(shù)體系提出了更高的要求。

2 國外研究狀況

目前，世界上對PNT體系研究最多的國家是美國。10年前，美國就根據(jù)GPS系統(tǒng)能提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)三大功能及其在國防安全、科技、國家經(jīng)濟(jì)/貿(mào)易、人們社會生活等多方面應(yīng)用，把對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的更新、完善與發(fā)展，放到由國會決策的國家PNT系統(tǒng)安全的高度上，進(jìn)行高層設(shè)計(jì)指導(dǎo)與協(xié)調(diào)。2004年12月8號以總統(tǒng)令批準(zhǔn)《美國天基定位、導(dǎo)航和授時(shí)政策》，即美國PNT政策，用以替代1996年3月28日發(fā)布的GPS政策。其目的是確保美國天基PNT業(yè)務(wù)、增強(qiáng)系統(tǒng)、后備支持及業(yè)務(wù)的拒絕與阻斷能力；將原先GPS部際協(xié)調(diào)委員會升級為長久性國家級的“國家天基定位、導(dǎo)航和授時(shí)執(zhí)行委員會"NSPNT（nationalspace-based positioning，Navigation and Timing），管理美國PNT系統(tǒng)。美國的PNT體系力圖能提供實(shí)用有效、連續(xù)不斷的PNT服務(wù)，滿足增長的國家安全、經(jīng)濟(jì)、民用、科研和商業(yè)的需求，保持星基PNT軍用優(yōu)先和優(yōu)于他國民用星基PNT業(yè)務(wù)的競爭力，提升美國在星基PNT應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。

2008年9月，美國發(fā)布了《國家PNT體系研究最終報(bào)告》，其PNT體系主要包括陸基和天基PNT系統(tǒng)及其增強(qiáng)系統(tǒng)、自主PNT系統(tǒng)、作為PNT信息源補(bǔ)充的通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等。

其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包含有以下思想：

（1）“可互換的方案”鼓勵(lì)更廣泛地使用其它定位導(dǎo)航授時(shí)方案。

（2）“多現(xiàn)象學(xué)”鼓勵(lì)采用組合多種現(xiàn)象，保障PNT信息源的多樣性。

（3）“定位導(dǎo)航授時(shí)與通信的配合”將更多地利用通信網(wǎng)絡(luò)提供并增強(qiáng)定位導(dǎo)航授時(shí)能力。

（4）在用戶設(shè)備中，用于整合和融合來自可互換方案和多現(xiàn)象學(xué)的定位導(dǎo)航授時(shí)信息的各種算法將提高服務(wù)的可用性和方案的穩(wěn)定性。

歐洲的導(dǎo)航規(guī)劃以Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主，以羅蘭c系統(tǒng)為輔。Galileo系統(tǒng)建設(shè)曲折前進(jìn)，2002年3月24日，歐盟首腦會議批準(zhǔn)了建設(shè)Galileo（伽利略）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)目前的現(xiàn)狀，Galileo系統(tǒng)可能因此在2014年或更晚時(shí)間才能夠建成。

近年來，挪威、法國、英國等國家積極推動(dòng)羅蘭C系統(tǒng)的發(fā)展，英國在2008年建設(shè)了本國第一個(gè)羅蘭C發(fā)射臺，并且接管了德國的一個(gè)羅蘭C臺，在e羅蘭方面做了進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)。期望羅蘭c成為衛(wèi)星系統(tǒng)的備份手段，滿足e導(dǎo)航的需要。

俄羅斯的導(dǎo)航規(guī)劃以GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為主，恰卡系統(tǒng)作為補(bǔ)充。2002年俄羅斯開始實(shí)施GLONASS系統(tǒng)現(xiàn)代化計(jì)劃。俄羅斯計(jì)劃采購27顆GLONASS-K衛(wèi)星，并使GLONASS系統(tǒng)的精度達(dá)到5m水平。

近幾年，俄羅斯在發(fā)展GLONASS的同時(shí)，積極對恰卡系統(tǒng)進(jìn)行升級和應(yīng)用擴(kuò)展，提高恰卡系統(tǒng)性能，將恰卡系統(tǒng)的時(shí)間溯源到國家時(shí)間系統(tǒng)上，通過恰卡系統(tǒng)發(fā)播授時(shí)信號、衛(wèi)星差分信息和完善性信息，開發(fā)GLONASS、GPS、恰卡和羅蘭c組合的用戶設(shè)備。

3 國內(nèi)研究狀況

我國對PNT體系的研究目前只是在起步階段。在美國公布了“國家定位導(dǎo)航授時(shí)體系研究最終研究報(bào)告”后，我國的有識之士也在衛(wèi)星授時(shí)、定位、導(dǎo)航的科研和工程應(yīng)用中，意識到PNT一體化的內(nèi)在合理性和技術(shù)上的密切相關(guān)陛，逐步認(rèn)識到發(fā)展中國自主衛(wèi)星定位系統(tǒng)，應(yīng)提到建設(shè)國家PNT平臺的層面上統(tǒng)一籌劃。

2007上海國際導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)與科技發(fā)展論壇上，論壇組委會共同主席，國家科技部高新司領(lǐng)導(dǎo)在《定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT卜—中國近期有關(guān)活動(dòng)進(jìn)展》報(bào)告中指出，北斗（cOMPASS）系統(tǒng)建設(shè)將使中國成為能提供全球PNT服務(wù)的國家之一，中國基于同步通信衛(wèi)星的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)CAPS將為世界提供更多的PNT選擇，中國加入伽利略計(jì)劃使歐盟在歐洲之外拓展了潛在的巨大市場，也給中國帶來了更多的PNT服務(wù)選擇。嚴(yán)建華在2009年提出“建立我國陸基定位、導(dǎo)航、授時(shí)系統(tǒng)研究”。

業(yè)已建成的“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)”（一代“北斗”）的基本技術(shù)路線源自于衛(wèi)星通信專家陳芳允院士的“雙星定位”設(shè)想。2000年10月31日和12月21日發(fā)射的兩顆定位衛(wèi)星和2003年5月25日發(fā)射的一顆備份衛(wèi)星組成該系統(tǒng)的空間部分，與地面控制中心站、標(biāo)校站以及各類用戶終端，組建成能在中國及其周邊區(qū)域的定位、授時(shí)和短報(bào)文通信的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航“試驗(yàn)系統(tǒng)”，并已在測繪、電信、交通運(yùn)輸、漁業(yè)、水文、森林防火和國家安全、救災(zāi)應(yīng)急等諸多領(lǐng)域發(fā)揮作用。

在北斗“試驗(yàn)系統(tǒng)”基礎(chǔ)上，2007年4月13日成功發(fā)射COMPASS系統(tǒng)第一顆中軌道（MEO-1）衛(wèi)星，拉開建設(shè)北斗“擴(kuò)展的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)”幃幕。

北斗在建成“擴(kuò)展的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)”基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)展需要，逐步擴(kuò)展，在2020年前后建成由5顆GEO衛(wèi)星和30顆非地球同步軌道衛(wèi)星構(gòu)成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)將提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。授權(quán)服務(wù)將向授權(quán)用戶提供更安全、精度更高的定位、導(dǎo)航（測速）、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。

4 對我國PNT體系研究的建議

進(jìn)行PNT體系研究既涉及我國天基PNT系統(tǒng)（北斗），又涉及國外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（如GPS＼GLONASS＼Galileo等）；既涉及無線電PNT服務(wù)，又涉及傳統(tǒng)PNT手段（如慣性導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、無線電廣播授時(shí)等）與定位導(dǎo)航新概念、新技術(shù)。因此，我國應(yīng)深化開展國家PNT體系的研究與論證工作，全面研究我國未來的PNT需求，探索、發(fā)展、滿足與適應(yīng)我國PNT需求發(fā)展與變化的策略、途徑與方法，為我國未來PNT能力的建設(shè)提供參考、建議和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)建華.建立我國陸基定位、導(dǎo)航、授時(shí)系統(tǒng)研究[J].導(dǎo)航，2009（1）.

[2]廖小罕.定位、導(dǎo)航和授時(shí)（PNT）一一中國近期有關(guān)活動(dòng)進(jìn)展[R].2007上海國際導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)與科技發(fā)展論壇報(bào)告