關于天基定位、導航和授時政策的背景

近年來，美國衛(wèi)星中心在GPS業(yè)務方面也有了很大的改進。衛(wèi)星運營商更加以用戶為中心。在將一顆衛(wèi)星下線進行維護之前，運營商會檢查衛(wèi)星的移除對全球用戶的影響。此外，他們還調整了操作程序，使以前需要數(shù)小時才能糾正的異常情況現(xiàn)在幾分鐘內就能解決。這些改進使用戶直接受益，然而，盡管如此，全球定位系統(tǒng)運營商的心態(tài)仍然是提供SPS性能標準中確定的服務，這與用戶所期望的日常服務不同。

去年發(fā)布的《關于天基定位、導航和授時政策》（PNT）就用戶可以期待的服務提供了高級別的指導。該政策的天基定位、導航和定時政策的目標包括提供不間斷的定位、導航和定時服務。滿足日益增長的國家、國土、經(jīng)濟安全和民用需求，以及科學和商業(yè)需求。

第一個目標中假設的 "可用性 "是什么？是對采用5度掩膜角（SPS性能標準中所定義的）的用戶的可用性，還是更嚴格的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，還是六顆衛(wèi)星的可用性，以支持接收機自主完整性監(jiān)測和故障檢測與排除？

第二個目標中提到的 "要求 "是什么？是精準農(nóng)戶和測繪界的要求？或者是城市用戶更嚴格的要求？這個政策中還提到，政府將提高天基定位、導航、授時等服務性能。這意味著SPS性能標準中確定的服務需要改變，以適應這些改進。在某種程度上，美國政府在滿足用戶需求方面，在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎上，美國衛(wèi)星中心只能走得更遠。

現(xiàn)在運行控制系統(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，GPS在軌運行的衛(wèi)星有29顆，盡管在任何時候，由于必要的維護或計劃外的停機時間，并不是所有的衛(wèi)星都可以使用。每當衛(wèi)星被設定為無法使用時，衛(wèi)星運營者就會查看所產(chǎn)生的性能，將其與SPS性能標準進行比較。這就是問題的癥結所在。SPS性能標準假設的是一般用戶只有5度的掩膜角，然而這一個假設已經(jīng)不能代表GPS的一個重要類別的用戶：精密用戶。

如果有29顆衛(wèi)星，為什么減少到27顆是個大問題？今天的GNSS用戶甚至比五年前的用戶要求更高。精度是東西，而實時精度是最重要的。如今GNSS在農(nóng)業(yè)、地表采礦、地震鉆探等精密應用中都有應用。為了獲得所需的精度，GNSS的用戶會排除低高角衛(wèi)星，以減輕大氣層的影響。他們將接收機中的掩膜角設置為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可用衛(wèi)星的數(shù)量，相應地，精度的稀釋和相關的定位誤差也隨之上升。

從用戶的角度來看，較新的衛(wèi)星更好-在測距精度，運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長期失效。今天的用戶確實希望從GNSS獲得更多。