第八届中国卫星导航学术年会干货集锦（二）

2017年5月23日，第八届中国卫星导航学术年会在上海召开。作为国际三大卫星导航学术会议之一，本届年会以“定位，万物互联”为主题，分为开幕式、GNSS主管部门报告、特邀报告、分会交流、科学普及、展览展示等环节，全方位体现北斗卫星导航系统以及世界各大卫星导航系统建设发展成果，展现出卫星导航与新兴技术融合发展趋势，高精度时空信息服务已逐步渗透并赋能各行各业和大众民生，成为万物互联、联通共享的时空基础，为人类发展带来无限可能、无限憧憬。

（以下内容根据会议现场报告摘录整理）

全面介绍美国天基PNT政策，GSP系统现状、服务性能和现代化等有关内容，以及国际合作的情况。

非常感谢大家给我这个机会对GPS以及美国在PNT方面的政策和进展进行介绍。美国空间政策的要点是希望在和平使用的层面，为全球提供开放式的服务，同时免费向直接用户开放。我们也希望进一步与国外的GNSS系统，以及供应商进行合作，促进兼容性和互操作性，以及在市场进入方面的发展，同时我们也希望保持GPS星座的工作，同时满足在民用以及国家安全方面的要求，并且与国外PNT服务进行合作，促进我们的灵活性，我们也希望在国内外的能力建设上获得进一步发展，使得我们能够更好地发现，并且阻挡出现的一些有害的信号，同时能够更好地阻止有害的干扰，这对于增强系统稳定性以及灵活性是非常重要的。

美国把GPS的应用和管理作为国家战略，我们有一个天基的PNT，称作EXCOM。从上图中可以看到，国家天基PNT组织包括一个由美国的各个部门，包括国防部、交通部和国家的联邦政府等具体部门共同组成的一个联席委员会。该组织还包括GPS服务接口委员会和国际工作组，同时还有其它各方通过我们的协调委员会和协调办公室，实现跨部门的合作。同时该组织也有一些具体的常设工作组，他们会支持我们在政策上目标的实施。EXCOM最关键的部分就是GPS，这是一个持续的政策，所以现在我想来介绍一下GPS的建设与发展情况。

简而言之，GPS的发展情况非常好。从上世纪90年代到现在，它的性能一直在不断发展。上图是空间信号性能的成绩单。从它的精度上来看，16年5月份的记录是36.5厘米，基本上它可以持续保持一个非常高的精度，最差的情况下空间信号精度也能达到70.3厘米，这是最差的一个信号。因此，即使是在最差的情况下，GPS性能也完全超出了在公众服务标准方面的承诺。去年4月份，我们得到了一个全周的最佳信号记录，45.3厘米。

上图简单介绍了卫星组网的情况，GPS一共有36颗卫星，其中31颗提供每天的导航信号，我们正在运营的卫星包括12颗Block IIR卫星，7颗Block IIR-M卫星，还有12颗Block IIF卫星。GPS系统已经运营了很长的时间。

GPS卫星目前已更新到了GPSIII。它有4个民用的信号（L1 C/A、L1C、L2C和L5）。广播信号最常见的就是L1C信号，另外我们采用了3颗经过改良的铷原子钟。SV01卫星现在已经解决的最大问题就是载荷，上周我们已经完成了在工厂中的组装工作以及之后的测试工作，它已经在2月17日下线入库。另外SV02卫星和SV03卫星的组装和整合工作已经完成。SV04卫星也已经完成了机箱级组装。SV的4颗卫星的生产工作已经全面完成了，它们将会在明年的3月份慢慢进入到发射过程。

上图展示了GPS现代化进程，分为三个部分：空间系统（卫星）、地面系统和用户设备系统（接收机）。GPS下一代的地面段系统是OCX，去年，它发展得非常好，同时也经过了美国国会的项目批准，现在正处于结构调整阶段。OCX的Blcok1已经在目前的星座中开始运行，同时它的信息从一开始就能够得到保障。从用户段以及用户接收设备的优化方面来看，我们已经可以进行L1C的信号，以及GPS III信号的广播。

除在星座现代化之外，我们还进行一些其它服务。我们和国际的合作伙伴共同努力，促进卫星和卫星系统之间的兼容性。美国的GPS和其它的GNSS的系统可以单独使用，也可以共同使用，互相之间并没有信号的干扰。另外我们还考量一个问题，就是互操作性，美国的民用能力和非美国的天基PNT服务可以共同使用，以为客户提供比单独依赖一种信号或者服务更高的性能。所以我们会希望通过像双边以及多边的合作，来实现兼容性和互操作性的发展。

先看一下双边合作，和欧洲的GPS和伽利略工作组很早以前就已经建立了，这个工作组是有关于民用服务的。我们的工作组中有一个贸易及民用服务工作组。此外，去年9月份进行了兼容互操作工作组的会议，以及在去年的10月份，也进行了美国和中国的民用空间合作项目的对话。我们和日本于2017年的3月15号进行了一次对话，同时我们也没有忽视与印度之间的合作。

ICG第11次的会议于去年召开。另外我们也进行了在保护策略方面的实施工作，包括GNSS的运行，以及在全球范围内的全面保护。同时我们的ICG的座谈会也即将召开，座谈会将会进行信号监控方面的研究，同时ICG和IGS之间也将建立相关的工作组。此外，还有在空间气象方面的合作。我们也参与了昨日在上海召开的IGMA会议，我们希望减少在空间信号方面的误差，同时也希望服务的总量可以进一步的提高。因此，在这方面，我们需要全球的合作伙伴共同努力，包括在中国的合作伙伴，以促进服务质量的进一步提高。现在民用的GPS服务不断和其它GNSS系统供应商开展合作，在兼容性、互操作性以及透明度方面也获得进一步的发展，GPS的性能已得到了进一步的提升，并且一直处于向公众承诺的标准之上。此外，GPS现代化进程也将进一步加快。美国积极参与ICG活动，将进一步促进GNSS系统及其民用服务的提供，希望能使全球的用户获得更大的益处。

今天我想要给大家介绍GLONASS系统的发展、卫星导航方面的一些主要政策要点、GLONASS系统的现状及在空间站的发展，同时，会介绍GLONASS系统架构，GLONASS的增强服务，还有GLONASS的监控以及它的性能评估系统。最后给大家介绍一下新的GLONASS参考文件，以及我们在国际合作方面所进行的一些努力。

上图介绍的是我们的一些合作，包括PNT的基础设施方面。我们知道这里有一些主要的文件，比如我们的总统令，这个总统令是2007年3月17号颁布的638号总统令，它是有关于GLONASS系统的应用，以及对于社会经济发展的一个支持作用。所以这是我们联邦政府所支持的项目，我们现在已经获得了超过9年的固定预算，来促进PNT服务的发展。

我们有非常清楚的项目目标，比如在空间段和地面段的发展，我们也非常关注国家和有关部门所给予的支持，并且也有专门的相关主管部门来促进，我们在项目上的协调以及它的发展。在系统的性能，特别是它的精度以及完整性方面获得进一步的提高。

目前GLONASS有27颗在轨卫星，其中24颗卫星正在运营中，另外的3颗卫星中，1颗处于检查状态，另外1颗是备用卫星，还有1颗正在进行飞行的测试。

另外，还有3个监测站，2个系统控制中心，6个上行站，以及3个激光测距站。

在地面站方面，目前有24个参考站在俄罗斯境内，还有8个是境外参考站，在广域和局域的差分系统，我们可以实现数据顺利的传输。同时我们有77个站点是为交通部来提供服务，4104个站点提供联邦的相关服务。同时还有包括在灾害救援方面的服务。

我们有两代GLONASS卫星，包括GLONASS—M和GLONASS—K两代卫星。2016年GLONASS—M有两颗卫星推移，接下来会有进一步的卫星发射的计划。在2016年的2月7日以及2016年的3月29日又发射了2颗GLONASS—M的卫星。在整个卫星星座中，还有一些卫星是超出了它们的设计使用寿命。

目前有7颗GLONASS—M的卫星，已经完成生产，这些卫星将会在未来几年陆续地按照固定的卫星发射计划升空，来取代那些已经超出了设计使用寿命的卫星。

还有GLONASS—K的卫星，现在我们有2颗在轨的卫星，其中1颗正在进行飞行测试，另外1颗正在进行正常的运行。现在如果我们看一下在轨的情况，我们是可以保证GLONASS的正常运行，当然在GLONASS—K的两颗卫星都能够完全运行之前，我们可以利用整个现有系统保证正常运行。而且也会引入控制指令以及定轨相关的先进技术，而且也是基于不同的无线电的频率，包括它的卫星星力的数据，以及原子钟的更新，交叉链路的技术，来得到进一步的增强。

还包括在GLONASS—K的卫星当中，是GLONASS—M的一个更先进的版本，也包括在信号中能够提供传统的L1、L2以外的L3，增强的GLONASS—K当也会有L1/L2、SF，以及L1、L2、SC的新信号，并且也有一个新的适用于SDMA和CDMA信号的天线系统。

也是对于早期的GNSS的用户而言，它能够带来一系列传统的RTK的高精度的服务。而且能够通过提高整个网络实时动态定位的系统，能够实现更好的基于位置的定位。而且我们国家不同的领土，它现在能够得到更广泛的覆盖，也有更多的广播站的一些电文发播的设备，也能够进一步提高延迟所带来的影响，而且对于系统开发以及地基系统，地面站也实现了高度的自动化。也会引入更多的新的系统，包括地面的主中心、备用中心的发展，能够带来全球监控的网络。

GLONASS的系统会用来做整个性能特征的监控、验证，它背后也是基于系统的要求文件所制作的。对于整个系统它能够生成，能够获得GLONASS整个系统的目标指标和性能相关的输入数据，而且也能够在用户水平上，来决定GLONASS更好的性能要求，此外GLONASS的系统也能够用来做GLONASS认证的一些输入数据的计算。

从去年年底到今年开始，已经有4本GLONASS的参考文件得到正式发布，包括我们网站上这四个ICD文件，今年第二季度也发布了一系列的新的文件，这其中包括全球卫星导航系统的CDMA信号相关的总体描述ICD文件，也包括GLONASS L1以及L2、L3开放服务CDMA信号相关的ICD的文件，而且也列出了其他的一些处理导航技术文件的算法。在这里也分别列出了包括GLONASS FDMA信号参考文件，包括其他的一些架构，也是CDMA的信号参考文件。

希望能够提高GLONASS和其他卫星导航系统的兼容性和互操作性。希望能够实现整个GLONASS可持续的竞争能力，我们也是在SOCH开展的这样一个活动，是第十一届全球卫星导航系统国际委员会，预计将会有超过130多位来自23个国家和地区和不同组织的代表会参加本次大会。

而且在这里，我也想让大家能够关注到整个GLONASS的用户信息中心，或者它是在系统供应商以及用户之间非常重要的一个界面，一个接口。

对于GLONASS的可持续发展和使用，也是整个俄罗斯联邦政府、俄罗斯联邦航天局非常重视的问题，我们目前的计划是到2020年，对于2020年之后新阶段的预算计划还正在进行中。轨道星座包括GLONASS—M的地面备用星，也将进一步提高整个系统的鲁棒性，特别是当新一代的卫星投入工作，投入服役之后，整个系统的鲁棒性和操作性能会得到提高，我们同样采取循序渐进的方法进行空间段的优化。我们也提供了不同类型的参考文件，包括能够在不久的将来更好的帮助用户和国际用户，来获得这部分的使用。

与此同时我们也会对于现有的用户设备，提供更好的一些后端支持和服务，包括开展国际活动，以上就是我的介绍和演讲，谢谢大家的聆听。

《欧洲伽利略系统和EGNOS进展情况》全面介绍伽利略和EGNOS系统的最新进展情况、国际合作，特别是系统的服务性能方面的内容。

我在这里给大家分享欧盟两个GNSS卫星导航系统（伽利略和EGNOS）的最新进展。EGNOS是整个欧盟的星基项目，也是正在如火如荼进行的增强系统，可以增强GPS的信号，未来也会增强伽利略的信号。整个系统的工作是从09年10月份开始，系统提供开放服务和生命安全服务，后者是2011年开始正式投入使用，主要用于航空业，也包括数据访问服务，这项服务是2012年开始的。

在2016年的年会上所做的学术报告相比，今年我们许多地方取得了一系列的进步，首先我们发射了额外的一些GEO的卫星，使我们的星座数量达到了4颗星，有的属于测试阶段。另外我们也有在2018年年底发射GEO卫星的新计划，可以提供一系列的相关服务，包括在机场或者其他的基础设施所提供的服务，其覆盖范围正在不断扩大。我们希望有机会能够在2018年的时候，实现超过600个LPV的流程或者程序。而且我们也是致力于打造下一代的EGNOS，能够带来的是双频L5、L1这样的增强系统。

接下来简单介绍伽利略星座的更新，作为整个欧盟的全球卫星导航星座，希望能在2020年实现30颗卫星的目标，实现全球覆盖。而在我提到整个伽利略卫星和星座最新发展的更新之前，我也想分享一个非常重要的文件，是由欧盟所发布的，代表着ESS欧盟空间战略。这是一系列欧盟的最新政策，这些政策并不一定是和卫星导航本身有关的，也和其它的一些空间领域相关。这些政策是在整个欧盟的高度上进行讨论和发展的。这中间包括其它的空间领域，其中提到通过打造欧盟空间战略，强调伽利略计划发射以及继续提升服务能力的一系列重要性。只有通过国际的法规、标准和治理框架，才能够更好地提高服务水平，其目标也是确保各个国家长期可持续的服务使用。这其中还包括一些先进的空间技术，也是在最近几年进入到了全球不同的市场，在国际各界展开了合作，见证了共同发展，也能够确保在全球能够有一个公平、公正的发展空间，使得各国都能够实现长足的进步。因此欧盟也是非常强调国际合作，特别是在发布的欧盟空间战略当中，强调了多边或者双边合作的重要性。

去年还有一系列的有关伽利略的新计划，我们在法属圭亚那成功完成了2次发射，一次是去年5月用联盟号火箭发射的。在2017和2018年我们预计还会有8颗卫星发射，主要将搭载阿里亚那火箭。去年12月16日我们正式宣布了伽利略的初始服务，这些服务的性能有一个最低的要求，包括9颗卫星播报。卫星电文，也有相应的最低性能水平。系统所提供的一些服务类型，是从去年12月15日正式开始的。这些服务在全球范围内都是开放免费的，而且和GPS实现互操作，也和其他的GNSS系统（北斗和格洛纳斯）拥有很好的互操作。而且对一些敏感、灵敏的应用，仅限于政府授权的机构使用。

伽利略服务包括开放服务、搜救服务和公共规范服务。搜救服务能够帮助我们在出现紧急情况的时候，利用全球卫星搜救系统，来实现紧急的定位，当我们遇到挑战的时候，这样的搜救服务将能够提供精准的定位信息。

初始服务的交付在我们的服务定义文件当中，得到了充分的体现，这些是代表着各种不同应用的服务定义，而且也能够转化成不同的性能水平，随着越来越多的卫星发射升空，整个服务水平、服务性能也会提高，相应的SDD服务定义文件也会得到更新。现在我们已经能够从Galileo服务中心的网站上直接下载有关开放服务、搜救服务的文件。而开放服务的定义，也是相当于GPS中的标准定位服务，也就是GPS的SPS，它也定义了整个伽利略开放服务用户的标准定位服务内容，也提供了最低的使用条件。这其中包括SIS的操作运行状态，用户设备手册，以及参考用户环境，也包括整个卫星开放服务、信号空间接口控制文件、IGD文件，涵盖信号特征，扩频码特征，以及伽利略的1的和15的组码。

此外还包括电力层校正的算法，包括我们常用的的模型，是一个很好用的校正方法，也得到了联合国国际导航委员会ICG的高度认可，这其中的主要内容包括循序渐进分步走的方法和描述，也就是输出输入的验证文件，也包括尾码的落地，尾码实现的附录，最后也包括通过多个不同的制造商之间，能够实现共同的落地。

此外，通过性能方面的衡量，这中间包括几个不同的亚组，当然还没有包括去年11月阿里亚那5号火箭发射的几颗卫星，伽利略提供的是能够覆盖所有性能当中的95%，在测距方面平均精度是80厘米，UTC的精度在10纳秒以下，如果遇到了一些紧急的状况，它的相关信号在10分钟之内有98%高的概率会被发现。

上图列出了标准定义文件当中最低性能水平所包括的精度和可用性的指标。我们提供开放的测距和授时服务，在整个的星座中测距服务最低的精度优于7米，星座平均的精度优于2米，我们可以提供伽利略和GPS的空间信号，同时可以通过这个方式，使得我们的空间信号可用率进一步扩大，同时我们也可以提供非常精确的授时服务，精度高于30纳秒。同时我们也可以提供精确的时间校正，在伽利略和GPS系统之间可以持续提供。在两个信号共同使用的情况之下，比如说在两颗伽利略卫星以及两颗GPS的卫星共同使用的情况下，可以实现精确的时间校正。同时我们采用了一个单频道信号，和几个个多频道的信号。

有三个开放性服务的信号提供给全球用户，这三个信号包括E5a、E5b、E1-BC，北斗和格洛纳斯未来也将会使用E5b信号。此外我们有专门的测试信号提供给商用服务，即E6信号，另外我们在公共规范服务方面提供E6a和E1a的信号。

上图展示了SAR具体的表现，在搜救方面能够提供更加精确的服务，搜救时间从过去的3小时减少到了现在的10分钟以下。而且它的精度也有所提高，它从过去的10公里减少到5公里，发展到现在的2公里范围内，同时在12月份我们也已经发现使用伽利略的天基服务来获取搜救信号这样的例子。而且已经有卫星理事会采用这样的方法，因为它有非常高的精度。同时在时间和位置方面，搜救信号确定可以在10分钟以内进行确定，也可以实现在卫星搜救方面小于20分钟的搜救信号发现时间。

在所有的方面，都满足了KPI的要求，在各个方面性能都达到了要求，这个是我们未来的星座组网的情况。这里的绿色部分，是我们将在11月份发射的卫星。有2颗卫星是在几年前开始进行测试的，将来很快将会投入实际的应用。