關(guān)于天基定位、導(dǎo)航和授時(shí)政策的背景

近年來(lái)，美國(guó)衛(wèi)星中心在GPS業(yè)務(wù)方面也有了很大的改進(jìn)。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商更加以用戶(hù)為中心。在將一顆衛(wèi)星下線進(jìn)行維護(hù)之前，運(yùn)營(yíng)商會(huì)檢查衛(wèi)星的移除對(duì)全球用戶(hù)的影響。此外，他們還調(diào)整了操作程序，使以前需要數(shù)小時(shí)才能糾正的異常情況現(xiàn)在幾分鐘內(nèi)就能解決。這些改進(jìn)使用戶(hù)直接受益，然而，盡管如此，全球定位系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的心態(tài)仍然是提供SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中確定的服務(wù)，這與用戶(hù)所期望的日常服務(wù)不同。

去年發(fā)布的《關(guān)于天基定位、導(dǎo)航和授時(shí)政策》（PNT）就用戶(hù)可以期待的服務(wù)提供了高級(jí)別的指導(dǎo)。該政策的天基定位、導(dǎo)航和定時(shí)政策的目標(biāo)包括提供不間斷的定位、導(dǎo)航和定時(shí)服務(wù)。滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的國(guó)家、國(guó)土、經(jīng)濟(jì)安全和民用需求，以及科學(xué)和商業(yè)需求。

第一個(gè)目標(biāo)中假設(shè)的 "可用性 "是什么？是對(duì)采用5度掩膜角（SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中所定義的）的用戶(hù)的可用性，還是更嚴(yán)格的10度或更高的掩膜角要求？是四顆衛(wèi)星的可用性，以支持一般用戶(hù)，還是六顆衛(wèi)星的可用性，以支持接收機(jī)自主完整性監(jiān)測(cè)和故障檢測(cè)與排除？

第二個(gè)目標(biāo)中提到的 "要求 "是什么？是精準(zhǔn)農(nóng)戶(hù)和測(cè)繪界的要求？或者是城市用戶(hù)更嚴(yán)格的要求？這個(gè)政策中還提到，政府將提高天基定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)性能。這意味著SPS性能標(biāo)準(zhǔn)中確定的服務(wù)需要改變，以適應(yīng)這些改進(jìn)。在某種程度上，美國(guó)政府在滿(mǎn)足用戶(hù)需求方面，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，美國(guó)衛(wèi)星中心只能走得更遠(yuǎn)。

現(xiàn)在運(yùn)行控制系統(tǒng)能夠支持的衛(wèi)星數(shù)量最多為30顆。截至本文發(fā)稿時(shí)，GPS在軌運(yùn)行的衛(wèi)星有29顆，盡管在任何時(shí)候，由于必要的維護(hù)或計(jì)劃外的停機(jī)時(shí)間，并不是所有的衛(wèi)星都可以使用。每當(dāng)衛(wèi)星被設(shè)定為無(wú)法使用時(shí)，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)者就會(huì)查看所產(chǎn)生的性能，將其與SPS性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。這就是問(wèn)題的癥結(jié)所在。SPS性能標(biāo)準(zhǔn)假設(shè)的是一般用戶(hù)只有5度的掩膜角，然而這一個(gè)假設(shè)已經(jīng)不能代表GPS的一個(gè)重要類(lèi)別的用戶(hù)：精密用戶(hù)。

如果有29顆衛(wèi)星，為什么減少到27顆是個(gè)大問(wèn)題？今天的GNSS用戶(hù)甚至比五年前的用戶(hù)要求更高。精度是東西，而實(shí)時(shí)精度是最重要的。如今GNSS在農(nóng)業(yè)、地表采礦、地震鉆探等精密應(yīng)用中都有應(yīng)用。為了獲得所需的精度，GNSS的用戶(hù)會(huì)排除低高角衛(wèi)星，以減輕大氣層的影響。他們將接收機(jī)中的掩膜角設(shè)置為8度、10度，甚至12度。如圖4所示，這種較高的掩膜角減少了用戶(hù)可用衛(wèi)星的數(shù)量，相應(yīng)地，精度的稀釋和相關(guān)的定位誤差也隨之上升。

從用戶(hù)的角度來(lái)看，較新的衛(wèi)星更好-在測(cè)距精度，運(yùn)行狀況和抗完整性故障方面，比較舊的衛(wèi)星要好得多。他們的冗余系統(tǒng)提高了可靠性，也可以防止GPS長(zhǎng)期失效。今天的用戶(hù)確實(shí)希望從GNSS獲得更多。