日本准天顶卫星导航系统应用分析与启示

日本立足自身自然地形及城市特点,基本建成了准天顶卫星导航系统(QZSS),并可基于GPS提供定位增强服务.本文针对QZSS服务及应用开展了研究,对其信号、特色服务,应用领域,以及推荐产品名录进行了分析.日本针对卫星导航的推广应用工作有其特色,充分利用了数码相机、运动手表等产品制造优势,大力布局个人智能终端;在铁路、精准农业、建筑施工等行业,努力拓展厘米级增强服务应用.这些对我国推进卫星导航系统应用工作有着一定的参考意义.

日本“准天顶卫星系统”计划

从2001年6月起,日本海上保安厅用一年左右的时间,对美国的GPS全球定位系统在军事、经济、交通等领域的应用进行了详细调查,发现该系统误差较大,遂定开发自己的定位系统.

准天顶卫星系统广播星历精度评定和拟合精度分析

实时导航定位中需要利用广播星历实时计算卫星位置,日本建设的准天顶卫星系统(QZSS)计算卫星位置时通过不断迭代提高计算精度,导致实时解算效率降低.为了保证QZSS广播星历坐标计算精度且提高运算效率,提出利用切比雪夫多项式拟合卫星轨道.首先,使用原有方法计算卫星位置,以精密星历为参考,验证QZSS广播星历的卫星坐标精度为米级;然后,针对卫星三维(3D)坐标使用切比雪夫多项式进行拟合,并讨论影响拟合精度的因素,在拟合时间间隔固定时,最优拟合阶数随节点个数增多而增大;不同时间间隔下,不同轨道类型的最优拟合阶数不相等,同一轨道最优拟合阶数相等,但随时间间隔的增大拟合误差也逐渐增大.结果表明:使用切比雪夫多项式拟合QZSS广播星历时,针对不同的轨道类型选择合适的拟合时间间隔和拟合阶数,其拟合精度和运算效率均可满足需要.

报告建议将“准天顶”建成关键系统

日木宇宙开发战略本部“准天顶卫星系统”（QZSS）工作组4月22日提交报告．强烈支持发展“准天顶”GPS增强系统．并建议增加报文发送能力乃至与灾害管理相关的其它功能．

日本年内决定是否扩建“准天顶卫星系统”

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）“准天顶卫星系统”（QZSS）项目经理寺田弘慈3月3日在慕尼黑卫星导航峰会上说．日本政府将在年底前决定是继续出资建造和发射第二和第三颗导航定位卫星以使系统实现全面运行还是止步于已入轨的一颗卫星。寺田说．2010年10月发射的首颗卫星“引路”已成功完成在轨测试。这颗卫星位于一条大椭圆轨道上．

日本加速推进准天顶卫星系统建设和应用

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发射了准天顶卫星——“导航2号”（QZSS-2），加速推进准天顶卫星系统的建设和应用。日本准天顶卫星系统（QZSS）是日本版的卫星定位系统，于2010年9月发射1号星，根据计划，2017年发射2号星和3号星，20l8年发射4号星，从而形成四星组网运行的应用体制。

QZSS区域卫星导航系统性能分析

针对目前全球连续监测评估系统(iGMAS)对日本准天顶卫星系统(QZSS)性能评估分析研究较少的现状,从QZSS空间信号精度和QZSS增强GPS服务性能分析2个方面展开研究,分析QZSS系统广播轨道、钟差、空间信号测距误差(SISRE)精度以及在单QZSS系统、QZSS与GPS组合模式下的系统覆盖性和定位精度,并通过国际GNSS服务(IGS)实验跟踪网(MGEX)观测站的实测数据进行验证分析。结果表明,QZSS系统空间信号测距误差均优于1 m,轨道和钟差的天序列变化在-2 m—2 m之间波动;QZSS对GPS定位增强主要体现在北(N)和天(U)2个方向,精度提升比例分别为11.7%、22.6%,三维方向(3D)提升20.0%。

日将发射第一颗准天顶卫星

日本宇宙航空研究开发机构和三菱重工业公司近日宣布,将于9月11日利用H2A火箭,在种子岛宇宙中心发射＂导＂号准天顶卫星。这是根据日本准天顶卫星系统开发计划发射的第一颗准天顶卫星。

“指路”号准天顶卫星开始发送定位信号

日本宇航局（JAXA）表示其首颗“指路”号准天顶卫星发出的GPS补充信号已用于导航目的。 JAXA确认，经技术验证，“指路”号卫星发出的定位信号（L1-C／A与L2C）质量与可靠性已完全满足准天顶卫星系统的用户接口规范（IS-QZSS）。因此，L1-C／A与L2C两定位信号已于6月22日设定警报标识。

日本发射第3颗准天顶卫星

8月19日，日本将准天顶卫星系统（QZSS）的第3颗卫星送入预定轨道，向初步构建独立的卫星导航系统又迈进了一步。首颗QZSS卫星“引路（Michibiki）”于2010年发射升空。2017年6月1日发射了引路2号。计划2017年再发射引路4号，初步构建一个拥有4颗卫星的导航系统，并力争到2023年扩充到7颗卫星。

日率发射第二颗“准天顶”导航卫星

6月1日，日本H-2A-202型运载火箭在种子岛航天中心发射了“准天顶卫星系统”（Qzss）的第二颗卫星，即“准天顶卫星”（QZS-2），又称“指路”2。

三菱电机将造3颗“准天顶”导航卫星

为提高美国GPS导航卫星在太平洋地区的精度，三菱电机公司将按价值约5．394亿美元的一项合同牵头建设日本“准天顶卫星系统”。根据合同要求，三菱电机将建造一颗静地轨道卫星和两颗大椭圆轨道卫星，在2017年建成“准天顶”系统的空间体系。

日本QZSS卫星导航系统

日本国境内因地面多山和多城市峡谷地形的特点,使用GPS导航系统存在观测卫星数量不足、几何精度因子条件不好等缺陷,日本专家学者提出发展自己的区域卫星导航系统来增强GPS导航系统由于障碍物不能观测有效数量卫星地区的用户导航性能。本文介绍了日本研究建设的GPS增强系统——准天顶系统(QZSS),针对系统星座构成、信发播号体制、导航系统组成,以及发展进度和性能进行了分析。

日本准天顶卫星系统概要

2002年,日本决定开始建设准天顶卫星系统,目的是为导航定位、新一代移动通信提供技术手段,并计划到2011年正式投入运行。针对准天顶卫星系统建立的背景、系统功能、系统在增强GPS中的作用和系统中的时间工作进行了阐述。

GPS/QZSS双系统组合定位性能分析

针对2018年实现全星座试运行的日本区域性卫星导航系统QZSS的定位服务性能评估问题,首次利用MGEX实验网日本区域4个均可接收全部4颗QZSS卫星信号的测站数据对GPS/QZSS系统在日本境内的定位服务性能进行了分析。结果表明:联合QZSS的GPS系统在各种遮挡环境下的定位性能较独立GPS系统均有显著改善;这些改善在高截止高度角情况下更为明显。

日本卫星导航系统发展与思考

日本的"准天顶"卫星导航系统(QZSS)计划启动于2006年,截止到2012年底,该系统已开始提供服务。与此同时,其系统应用也已经成功推广到亚洲和大洋洲的许多国家,应用领域也得到了拓展。本文在介绍了日本QZSS的发展历程和现状的同时,对其"先增强,后独立,兼容渐进"的总体发展思路进行了剖析。最后,本文分别从系统建设与应用推广方面总结了QZSS的发展特点和成功经验,以供我国发展北斗卫星系统提供借鉴与参考。

2016年日本航天开发预算大幅度增加

2015年9月，日本公布了2016年航天开发预算，预算总共36项，继续执行上一财年的项目为29项，新增7项：超过100亿日元的项目有4项，分别为内阁官房的“情报采集卫星”（IGS）、防卫省的卫星通信、商务图像卫星应用、下一代骨干火箭和“准天顶卫星系统”（QZSS）；2016年预算较2015年（含追加额度）增加了22．8％。

2011年国外导航卫星系统技术进展

进入21世纪的第二个10年,全球导航卫星系统进入关键发展期。2020年,欧洲将完成伽利略系统的部署,投入全面运行;俄罗斯将基本完成GLONASS系统现代化改造,几乎全部由GLONASS-K卫星构成的星座和现代化的地面控制段将投入运行;日本准天顶卫星系统、印度区域导航卫星系统将初步或全面完成建设,并投入运行;美国GPS现代化计划进入冲刺阶段,2025年全部由GPS-3卫星构成的星座和现代化的地面控制段将全面投入运行。

基于“高精一号”接收机对QZSS系统特性的分析

日本的QZSS刚完成第一阶段四颗卫星的部署。利用自主研发的"高精一号"多模多频接收机对QZSS卫星的L1C/A、L1-SAIF、L2C和L5信号特性、系统可见性以及定位服务性能进行研究。通过对监测结果的分析与对比,在中国区域观测到QZSS四颗卫星,其中三颗QZO轨道卫星的星下点轨迹重合呈不对称"8"字形;使用QZSS卫星协同配合GPS系统可以有效减少定位误差,提高GNSS接收机定位成功率和定位精度,相较于GPS L5信号单独定位,在北京地区,截止仰角为10°和20°时,成功率分别提升52%、68%。