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低軌導航系統發展將創造PNT即服務模式

添加時間:2025-02-05 07:25:16 來源:曹 沖

從GNSS向PNT的發展演變過程中,有許多值得關注的問題,其中有前面我提到過的“多層套娃式”的系統構架。最終是歸結為一張網過程,也可以說是天地各一張網的結構,這是真正的系統解決方案之道。我們在這里要討論的還是衛星導航層面的事情,重點談四個主要議題:一是軌道問題,二是頻率問題,三是經營問題,四是出路安在問題。低軌PNT,原先只有修娜(Xona)公司,專門在系統星座建設方面研究運作,現在信任點(TrustPoint)公司從低軌PNT應用C波段信號,反過來研究低軌導航系統的問題,還是有很大的參考價值。

1. 軌道問題:中高軌屬于GNSS范疇,低軌已經進入PNT進程

關于軌道,實際上有高、中、低軌之分,高軌還可以分為赤道靜止軌道和傾斜同步軌道,實際上中軌是真正的GNSS賴于安身立命的根本,而高軌只是其增強系統而已。關于低軌,我認為從導航系統的角度來講,它事實上是屬于PNT范疇的事情,要比人們通常所說的歸結為衛星導航的增強,那是站在互聯網衛星的立場上說事的一種觀點。人們常常談到低軌衛星的導航與通信融合議題,但是至今還沒有看到一種行之有效的系統解決方案問世。而真正正經有鼻子有眼兒地做這一工作的僅有修娜(Xona)空間系統公司,而且有實驗衛星上天了。但是,由于GNSS多星座過于強大,低軌導航衛星顯得有點“人輕言微”,造不出聲勢,遠沒有衛星互聯網那么張揚,那么招搖過市。從本質上說,我覺得低軌導航衛星遠比互聯網衛星有用的多,至少從以人為本的服務層面是如此,在中國更是如此,因為我們的地面通信網絡覆蓋如此廣闊周全發達,衛星通信應該是在今后相當長時期內,只是給輔助手段。最近,信任點公司的研究結果,給低軌導航界,可是有點開開眼的味道。鑒于從更大的GNSS 生態系統發展中的技術嚴重落后,TrustPoint 構建了一個響應迅速、有彈性和不斷發展的 LEO PNT 系統和信號范式,支持快速服務升級以實現接收器前向兼容性。

2. 頻率問題:GNSS用L波段,低軌PNT可以用C波段及其他

頻率和信號問題,是低軌導航衛星值得研究的重頭戲。信任點公司正在使用激增的微型衛星LEO星座部署專門構建的商業A-PNT服務,在C波段的5010至5030 MHz RNSS分配中廣播下一代導航信號。信任點公司的商用、兩用LEO PNT系統和C波段服務將實現快速的首次定位時間、米級和亞米級定位精度、由于頻率選擇、分集和增強的信號強度而改進的抗干擾性,以及為所有用戶提供加密、可容忍欺騙的信號和內置身份驗證。該解決方案通過我們的低成本LEO微型衛星星座實現,這些衛星利用商品化的太空平臺、拼車發射服務以及射頻物理和導航數據層導航信號生成和處理方面的專利創新,通過更短的波長、更小的衛星和更小的軌道實現下一代商用PNT 服務。

3. 經營問題:從GNSS向PNT 的轉變,是從官辦向商業化的轉變

迄今為止,所有天基PNT系統和服務均由世界各國政府獨家資助、擁有和運營,這些政府擁有大量預算、冗長的時間表和公共接口控制文件(ICD)。天基替代PNT(A-PNT)的新時代正在到來,風險投資支持的商業公司的出現正在尋求通過新技術和解決方案填補傳統GNSS服務的能力空白,目標是由商業衛星平臺和微電子技術的進步實現的導航和基于位置服務的總潛在市場超過2600億美元。這是一個范式轉變,因為除了世界政府擁有的傳統GNSS系統之外,GNSS用戶很快將可以使用商業“PNT即服務”模式。新穎的A-PNT商業模式和定價策略、專有信號ICD以及指定信號可用性和空間信號精度的服務水平協議將成為標準,這將從根本上改變全球用戶訂閱和訪問下一代 A-PNT 服務的方式,從而實現安全、有彈性和高精度的授時和位置服務解決方案。

4. 出路安在問題:用智能多源 PNT 融合引擎和協作實現彈性服務

信任點(TrustPoint)公司,關于C波段LEO GNSS的文章,概述了5010至5030 MHz頻段商用LEO GNSS系統和服務的宏觀成本和收益交易,包括空間段架構、信號和服務設計以及射頻衰減和傳播延遲考慮。值得注意的是,信任點公司對支持人類互聯、自主和增強未來的下一代PNT服務的愿景是:協作式C波段LEO PNT服務是智能多源PNT融合引擎的獨立且可信的輸入,利用商用PNT信號、傳統GNSS信號、機會信號和本地傳感器實現彈性 PNT,受益于架構和模式的多樣化。

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