
GPS的增强系统
“我们可以想象到21世纪一个由增强的GPS覆盖并由移动数字信息交流网围绕的世界,在那里飞行器和其他车辆都在一个’虚拟隧道’中穿梭,想象中的轨道穿过空间,不断地根据气象、交通和其他条件进行优化。机器人驾驶的车辆日夜从事各种建设、交通、采矿和土建工程,从来不需要休息。”
Bradford W. Parkinson, 美国加利福尼亚斯坦福大学;
James J. Spilker Jr., 美国加利福尼亚斯坦福电信
有许多对GPS的增强可以使GPS满足用户在定位、导航和定时(PNT)方面的特殊要求。增强是一个提高定位、导航和定时的精确性、完整性、可靠性和可用性的系统,这个增强部分是GPS本身原来并不具有的。它包括、但不仅限于如下的各项:
- 全国范围差分GPS系统(NDGPS): NDGPS是由联邦铁路管理局、美国海岸警卫队和联邦公路管理局经营和维护的地面增强系统,它为地面和水面的用户提供更精确和完全的GPS。现代化的工作包括正在开发的高精度NDGPS系统(HA-NDGPS),用来加强性能使整个覆盖范围内的精确度达到10至15厘米。NDGPS是按照国际标准建造,世界上五十多个国家已经采用了类似的标准。
- 广域增强系统(WAAS): WAAS是由美国联邦航空管理局(FAA)经营的一个以卫星为基地的增强系统,它为飞行器航行的各阶段提供导航。今天,这种功能已经被广泛地运用到其他领域,因为这种类似GPS的信号可以由简单的接收机处理,并不需要额外的设备。使用国际民航组织(ICAO)的标准,FAA继续与其他国家合作来为任何区域的所有用户提供完善的服务。其他ICAO标准的空间增强系统包括:欧洲的欧洲对地静止卫星导航重迭系统(EGNOS),印度的GPS和地球导航增强系统(GAGAN),以及日本的多功能传送卫星(MTSAT)卫星增强系统(MSAS)。所有这些国际的应用都是以GPS为基础的。FAA将改善WAAS以利用未来的GPS生命安全信号和提供更好的服务,并且还要在全球推广实行这些新的功能。
- 持续运行参照站(CORS): 美国CORS网络是由国家海洋大气管理局管理,它负责保存和分发GPS数据,主要通过后期处理为精确定位和大气模型的应用服务。CORS正在被现代化更新以支持实时的用户。
- 全球差分GPS(GDGPS): GDGPS是由喷气推进实验室(JPL)开发的高精度GPS增强系统,用来支持美国宇航局(NASA)科学任务所要求的实时定位、定时和轨道确定需要。NASA今后的计划包括利用跟踪和数据转播系统(TDRSS)通过卫星发布一个实时差分改正信息。这个系统被称作TDRSS增强服务卫星(TASS)。
- 国际GNSS服务(IGS): IGS是由来自80个国家的200个组织提供的350个GPS监控站所组成的一个网络。它的使命是按照全球导航卫星系统(GNSS)的标准提供最高质量的数据和产品来支持地球科学研究、跨学科应用和教育事业,并且促进其他有益于社会的用途。大约有100个IGS监控站可以在收集后一小时之内播出他们的跟踪数据。
在世界范围内还有其他的增强系统,包括政府的和商业的。这些系统使用差分的、静态的或实时的技术。
美国关于国际合作的政策
美国基于空间的定位、导航和定时政策强调所有全球导航卫星系统及其增强系统都要与GPS兼容。
美国和欧洲联盟于2004年就GPS和伽利略卫星达成的协议认识到可互相操作系统的益处。双方同意,除了现在正在进行的基于GPS的EGNOS增强系统的合作之外,还要就伽利略和将来的GPS卫星开发一个共同的、开放的民用信号。
美国和日本在GPS方面有长期的合作关系。除了多功能传送卫星(MTSAT)的卫星增强系统之外,双方正在开发一个称作准天顶卫星系统Quasi Zenith Satellite System (QZSS)的与GPS兼容的区域性“迷你”卫星群。
美国还与印度密切咨询,协助开发基于空间的GAGAN增强系统,同时也与俄国密切咨询,协助GPS与俄国的卫星导航系统GLONASS的兼容及交互操作性能问题。
美国国防部也与许多国家合作,确保GPS能提供基于空间的军用PNT服务,并且为全世界的盟军伙伴提供能交互操作的用户设备。
基于空间的PNT服务必须为全球的用户提供透明的使用界面和标准。美国的政策是在全世界范围内提供不间断的基于空间的PNT服务,对民用、商用和科学用途全部免费,有关开发制造使用这种服务的设备的必要信息也是公开的和免费共享的。
