
歐盟委員會伽利略認證和高精度服務經理伊格納西奧·費爾南德斯·埃爾南德斯
伽利略計劃匯集了三位主要合作者。歐洲航天局 (ESA) 負責衛星和地面系統的設計和開發,而歐盟航天計劃署 (EUSPA) 負責服務提供、運營安全和市場開發。第三個重要的合作伙伴是歐盟委員會,它作為一個整體來監督和管理該計劃。委員會還發揮著有時被忽視的有限技術作用,即定義伽利略服務。
伊格納西奧·費爾南德斯·埃爾南德斯(Ignacio Fernández Hernández) 是歐盟委員會伽利略身份認證(OSNMA)和高精度服務(HAS)經理。這里是《InsideGNSS》雜志對于這位經理的采訪。“我們近年來的努力取得了非常令人鼓舞的結果”,他告訴 《Inside GNSS》,“這將使伽利略成為第一個提供身份驗證和高精度數據服務的 GNSS”。他說,歐盟委員會預計開放服務的導航電文認證 (OSNMA) 和高精度服務 (HAS) 將很快可用。“太空中的 OSNMA 信號是在 2020 年 11 月至 2021 年 4 月期間由伽利略衛星傳輸的”,埃爾南德斯說。“測試結果已經過徹底分析,我們沒有看到標準開放服務 (OS) 定位的精度或可用性因 OSNMA 而下降。關于 HAS,空間信號的測試于 2021 年 5 月開始,并證明了伽利略和 GPS 的軌道和時鐘校正能夠達到的厘米級精度”。
一、歷史和現狀
伽利略服務的定義隨著時間的推移不斷發展,從 2013 年開始,委員會首次將商業服務定義為伽利略提供的增值服務。最終,這個概念被分解為三個獨立的服務。它們是:OSNMA,驗證伽利略開放服務電文以保護它免受欺騙攻擊;HAS,提供校正以允許全球范圍內的 PPP,以及;商業認證服務 (CAS),通過尚未定義的商業框架提供信號認證。“首要任務是定義OSNMA 和 HAS 服務”,埃爾南德斯說,“包括空間信號導航電文和高級規范。然后我們轉向了 OSNMA 和 HAS 模塊的原型設計”。將 OSNMA 和 HAS 添加到伽利略服務中,所面臨的特殊挑戰之一是,地面和空間基礎設施以及信號已經定義。“為了加快開發速度,”埃爾南德斯說,“新功能的集成方式可以最大限度地利用當前的功能,同時限制伽利略核心基礎設施的變化”。
二、信號細節
“OSNMA 是同類產品中的首創”,埃爾南德斯說。“我們正在為全球數十億用戶定義 GNSS 信號身份驗證協議,以及接收機邏輯、調整加密協議和功能,所有這些都不會影響伽利略的精度和可用性”。“在接下來的幾個月里,我們將微調 OSNMA 基礎設施和協議配置。然后我們將有一個公共觀察階段,計劃于 2021 年秋季進行,屆時 OSNMA 規范、接收機指南和加密密鑰將公開可用。然后,在對關鍵管理功能進行服務驗證和調整之后,最初的伽利略OSNMA 服務應該會在 2023 年初投入使用”。
關于 HAS,一個關鍵的挑戰是從最初設想的收費服務過渡到免費服務。“最初它是由伽利略傳輸的外部服務”,埃爾南德斯說。“現在它將成為伽利略基礎設施提供的免費服務。伽利略在全球只有 14 個監測站,而 PPP 提供商通常使用更多。盡管存在這些限制,但早期測試表明,校正值在 95% 的時間內都符合 20 厘米水平精度的目標”。計劃是在年底之前發布一份 HAS 接口控制文件 (ICD)。這將導致服務驗證階段,HAS 信號公開可用,然后到 2022 年進行服務聲明。“在接下來的兩到三年內,將增加更多的站點以實現全球覆蓋和歐洲的電離層校正服務”,埃爾南德斯說。
至于CAS,他補充說,“它仍然比同行落后幾年,有服務方案;短期優先事項是將其正式化,然后啟動 OSNMA 和 HAS 已經完成的流程”。預計在 2024 年之前提供基于加密伽利略 E6C 信號的早期服務,以及所謂的“半輔助”信號認證方案,這也依賴于 OSNMA。
三、廣泛合作
“作為具有一定組織復雜性的多國計劃,伽利略有一些慣性”,埃爾南德斯眨眨眼承認:伽利略,是科學家和歷史人物,傳統上被認為是第一個將慣性概念正式化的人。“委員會承擔定義服務的技術角色一直是一個挑戰,這確實超出了其作為項目經理的典型監督角色”。盡管如此,他說,該計劃的特點仍然是高度合作。“許多相關的歐洲公司和研究團隊為 HAS/OSNMA/CAS 服務的定義做出了貢獻”,埃爾南德斯說,“不僅來自 GNSS 方面,而且來自密碼學領域。委員會的聯合研究中心一直提供支持,參與早期提案和最近的測試,歐盟成員國研究中心也支持 OSNMA 測試”。除了委員會的歐洲合作伙伴之外,更廣泛的 GNSS 社區當然也對身份認證和高精度感興趣,并且委員會已經在國際團體中找到了熱切的合作伙伴,包括“未來GNSS服務”美國-歐盟工作組 C (WGC) 和 GNSS國際委員會 (ICG)。還與日本進行了雙邊討論。
埃爾南德斯指出,WGC 正在為 SBAS 認證提出與 OSNMA 類似的解決方案,而 HAS 協議使用與日本準天頂衛星系統 (QZSS) 兼容的格式。他說:“來自 HAS 規范以及 QZSS 海事無線電技術委員會--緊湊狀態空間表示 (RTCM CSSR) 的想法可能會影響未來的 RTCM 標準。此外,最近還成立了一個 ICG 工作組,以促進 PPP 互操作性。”在應用方面,埃爾南德斯說:“這三種服務可以增強許多不同用戶的導航性能和彈性,在汽車、無人機 (UAV)、海上或基于位置的服務中,這幾乎是每個人會理解并受到影響的事情”。