如何評價日本版的 GPS「准天頂衛星系統(QZSS)」?
華爾街日報說 日本發射第四枚定位衛星,定位精準度全球領先,你怎麼看?
日本發射第四枚定位衛星 定位精準度全球領先
日本的准天頂衛星導航系統QZSS第一階段包括3顆傾斜同步軌道衛星和1顆地球同步軌道衛星,目前已經完成4顆衛星的部署。第一顆技術試驗衛星「指路者Michibiki」於2010年9月11日發射,剩下3顆QZS-2、QZS-3、QZS-4分別於2017年6月1日、2017年8月19日、2017年10月10日發射,其中QZS-3是地球同步軌道衛星,其餘3顆是傾斜同步軌道衛星。
QZSS系統的軌道設計保證了其服務地區覆蓋東亞及大洋洲,在2010年其第一顆衛星Michibiki發射後,各地區對這顆衛星的可見時間如下面的圖左邊所示,能夠給日本領土內用戶一天提供12小時以上的服務。在4顆衛星階段,能夠保證有1顆衛星始終以較高的仰角位於日本上空,同時,在其系統覆蓋的東亞及大洋洲範圍內,一天24小時內都能可見4顆衛星。也就是說,2017年發射的3顆衛星正式加入服務後,QZSS系統能夠全天候對上述地區提供服務。
QZSS系統的地面控制、跟蹤、監測站主要位於日本境內、班加羅爾、曼谷、堪培拉、夏威夷、關島等地,遍及其服務覆蓋區域。
QZSS系統共發射6路服務信號:L1 C/A、L1C、L2C、L5、L1 SAIF、LEX,可以看到,其發射的信號頻率和形狀與GPS和Galileo是類似的。
QZSS系統功能概括起來主要有3大類:GPS系統補充、GPS系統精度增強、告警服務。
1、GPS系統補充
由於日本的多山環境和城市街道較狹隘,部分仰角較低的GPS衛星信號容易被山和建築物遮擋,影響用戶接收。我們知道,用戶要實現導航、定位、授時,至少要接收到4顆衛星的信號。QZSS衛星的加入相當於保證了至少有一顆衛星對用戶來說是絕對可用的,那麼只需要再有3顆GPS衛星就可以實現定位了。也就是說,如果原先一個街道只能收到3顆GPS衛星的信號,不能實現定位,但是現在有QZSS的幫助,也可以實現了。
下面的圖是在第一顆QZSS衛星發射後,東京地區某街道某時刻使用衛星定位的可用性,綠色是僅僅依靠GPS系統能定位的地方,藍色是依靠GPS+QZSS後能定位的地方。整個區域,在加入一顆QZSS衛星後,定位可用時間從39.5%提升到了69.1%。其實,對於整個QZSS系統建成後,日本領土內對GPS的可用性能夠從90%提升到GPS+QZSS的99.8%。
由於是為了補充GPS系統,類似於把GPS星座衛星數量增加幾顆,所以QZSS衛星發射的信號跟GPS是一樣的,L1 C/A、L1C、L2C、L5信號跟GPS衛星信號是完全兼容的。
2、GPS系統精度增強
QZSS的L1 SAIF服務是Submeter-class Augmentation with Integrity Function的意思,也就是能夠提供米級別的定位精度增強服務。與美國的廣域增強系統WAAS一樣,QZSS通過衛星播發一些衛星星曆、鐘差、電離層校正信息,使得日本境內用戶定位精度從只依靠GPS時的10米提升到1米左右。
除米級定位精度的提升服務外,QZSS還在1278.75MHz這個頻點播發L-band Experiment信號,即LEX信號。該信號速率達到2000bps,而GPS信號的信息速率是50bps,L1 SAIF信號的信息速率是250bps,LEX信號能夠提供更多誤差校正信息,使得用戶的定位精度達到厘米級,可用於無人駕駛、測繪,精準農業等行業。
同時,LEX信號頻點和歐洲Galileo系統的E6頻點重合,也就是說,等到Galileo系統正式提供服務,QZSS也能實現Galileo系統的補充。
3、告警服務
QZSS在L1 SAIF信號上還將提供信息服務,由於日本地震海嘯頻發,在災害發生時,通過QZSS衛星廣播預警信息,讓民眾注意。
除此之外,L1 SAIF信號還提供GPS等衛星健康狀況信息,在GPS衛星出現異常後及時通知用戶不要使用該異常衛星,以免得到錯誤的定位結果。
現階段,QZSS已經具備4顆衛星,只要這4顆衛星運行正常,僅靠QZSS系統也能提供定位服務。日本計劃未來再發射3顆傾斜同步軌道衛星,使QZSS系統具備7顆衛星,在日本上空,將始終有2顆衛星保持高仰角。到那時,日本QZSS可以說是一個完善的區域衛星導航系統了,跟現在中國的北斗二代類似,只不過衛星沒北斗二代多。可能有一點大家會有所忽略,目前中國北斗BDS和歐洲Galileo都計劃在2020年提供全球服務。而且,由於北斗BDS在中國上空始終保持5顆地球同步軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星,再加上日本QZSS和印度IRNSS,2020年,亞太區域將是對導航衛星可見數量最優越的區域,峰值將達到35顆。
看到這東西的示意圖,首先內心os就一句話:
第一眼看去就是日本人搞的給自己本國本土用的東西。透著一股日本特色科技產品的氣息。
整體大概況:
這個系統首先很明確,服務日本及周邊地區,也就是東亞。
日本在科技這方面,一直是美國搞什麼,自己就搞什麼,完了要搞的比美國更有本土化特色,以及最主要的,在某些方面他得比美國先進。
這個很明顯就是這種思路:我沒錢也沒必要去造美國中國這種全球導航系統滿足我戰略需求,我只需要做一個比北斗和gps更適合日本的導航就行了。
於是,准天頂星這種企劃就這樣誕生了!
他給自己定位很清楚,我就是個准天頂星。日本及周邊服務到就行,至於世界,嘛。。。那是你們中美的事情,我關起門來玩我的小圈子就行。反正出門在外有gps,你敢不給我用我找隔壁老老師中國要北斗去。
太符合日本的國家定位和需求了,這麼富有鮮明特色的裝備或系統,全世界上也就此一家,別無分號。
民用價值:
高票已經列出來了,日本多山,gps定位覆蓋率不好,而且精度往往只有十米,十米啊!
作為gps的日本地區補充升級包。這個成功後精度縮短至三米,覆蓋率達99.8%。
還能在多災的日本起救災警報作用。
軍用價值:
最起碼自主形成一套半獨立於美國的自己的系統了,提升了獨立自主性,極端情況下脫離gps自己也能獨自使用。
和歐洲伽利略,也有聯動。
在脫離美國勢力,獨立自主的道路上又進了一步。
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如果將來擺脫戰敗國地位變成真正的獨立主權國家,以人日本的能力,完全能升級這款東西。
這玩意說到底,經濟,先進,方便,戰略性又高,定位又正好,又能升級,又能在這塊領域試水,又能測試,鞏固升級自己的航天能力。
這個東西,簡直一石多鳥。
同樣的好處,參考日本的准航母,和其他領域的東西。
日本這個國家真的是把一個被打壓的半自主國家的可施展空間發揮到了極致。並積蓄著隨時可以變出花來的許多儲備力量。
東亞人的智慧,厲害,厲害,厲害。
不愧是儒家教出來的學生,雖然在中國人看來沒學全,但確實把很多精髓學著了。我預感,會有這些言論出現:
高能預警
「我不管,我不管!一定是日吹的ppt!你們居然說日本這個技術和我們的北斗互有優勢,肯定是跪太久,站不起來了!躬醬精神怎麼能和我種花家比?出事了又是鞠躬!講小禮無大義!還有那群宇宙娘炮,既無小禮也無大義!至於歐美那一套就是用來搞亂我種花家的!美國霸氣小護照,德國良心下水道!說,是不是收了fbi和外務省的錢,來黑我種花家?」
高票答案回答的很棒很棒了。根據目前研究分析,引路衛星URE在0.2米的水平了。不能低估日本的導航衛星研製水平啊。至於系統承諾的亞米級、厘米級定位服務,從目前技術水平看,都是可實現且很成熟的。
已經發射了四個了?這不就意味這套系統的所有衛星都發射完成了嗎?巴掌大的地方能用多少衛星?
QZSS,日語居然有Q這個字母?(?_?)
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