如何评价日本版的 GPS「准天顶卫星系统(QZSS)」?

华尔街日报说 日本发射第四枚定位卫星,定位精准度全球领先,你怎么看?日本发射第四枚定位卫星 定位精准度全球领先
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日本的准天顶卫星导航系统QZSS第一阶段包括3颗倾斜同步轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星,目前已经完成4颗卫星的部署。第一颗技术试验卫星“指路者Michibiki”于2010年9月11日发射,剩下3颗QZS-2、QZS-3、QZS-4分别于2017年6月1日、2017年8月19日、2017年10月10日发射,其中QZS-3是地球同步轨道卫星,其余3颗是倾斜同步轨道卫星。

QZSS系统的轨道设计保证了其服务地区覆盖东亚及大洋洲,在2010年其第一颗卫星Michibiki发射后,各地区对这颗卫星的可见时间如下面的图左边所示,能够给日本领土内用户一天提供12小时以上的服务。在4颗卫星阶段,能够保证有1颗卫星始终以较高的仰角位于日本上空,同时,在其系统覆盖的东亚及大洋洲范围内,一天24小时内都能可见4颗卫星。也就是说,2017年发射的3颗卫星正式加入服务后,QZSS系统能够全天候对上述地区提供服务。

QZSS系统的地面控制、跟踪、监测站主要位于日本境内、班加罗尔、曼谷、堪培拉、夏威夷、关岛等地,遍及其服务覆盖区域。

QZSS系统共发射6路服务信号:L1 C/A、L1C、L2C、L5、L1 SAIF、LEX,可以看到,其发射的信号频率和形状与GPS和Galileo是类似的。

QZSS系统功能概括起来主要有3大类:GPS系统补充、GPS系统精度增强、告警服务。
1、GPS系统补充
由于日本的多山环境和城市街道较狭隘,部分仰角较低的GPS卫星信号容易被山和建筑物遮挡,影响用户接收。我们知道,用户要实现导航、定位、授时,至少要接收到4颗卫星的信号。QZSS卫星的加入相当于保证了至少有一颗卫星对用户来说是绝对可用的,那么只需要再有3颗GPS卫星就可以实现定位了。也就是说,如果原先一个街道只能收到3颗GPS卫星的信号,不能实现定位,但是现在有QZSS的帮助,也可以实现了。

下面的图是在第一颗QZSS卫星发射后,东京地区某街道某时刻使用卫星定位的可用性,绿色是仅仅依靠GPS系统能定位的地方,蓝色是依靠GPS+QZSS后能定位的地方。整个区域,在加入一颗QZSS卫星后,定位可用时间从39.5%提升到了69.1%。其实,对于整个QZSS系统建成后,日本领土内对GPS的可用性能够从90%提升到GPS+QZSS的99.8%。

由于是为了补充GPS系统,类似于把GPS星座卫星数量增加几颗,所以QZSS卫星发射的信号跟GPS是一样的,L1 C/A、L1C、L2C、L5信号跟GPS卫星信号是完全兼容的。
2、GPS系统精度增强
QZSS的L1 SAIF服务是Submeter-class Augmentation with Integrity Function的意思,也就是能够提供米级别的定位精度增强服务。与美国的广域增强系统WAAS一样,QZSS通过卫星播发一些卫星星历、钟差、电离层校正信息,使得日本境内用户定位精度从只依靠GPS时的10米提升到1米左右。

除米级定位精度的提升服务外,QZSS还在1278.75MHz这个频点播发L-band Experiment信号,即LEX信号。该信号速率达到2000bps,而GPS信号的信息速率是50bps,L1 SAIF信号的信息速率是250bps,LEX信号能够提供更多误差校正信息,使得用户的定位精度达到厘米级,可用于无人驾驶、测绘,精准农业等行业。
同时,LEX信号频点和欧洲Galileo系统的E6频点重合,也就是说,等到Galileo系统正式提供服务,QZSS也能实现Galileo系统的补充。

3、告警服务
QZSS在L1 SAIF信号上还将提供信息服务,由于日本地震海啸频发,在灾害发生时,通过QZSS卫星广播预警信息,让民众注意。

除此之外,L1 SAIF信号还提供GPS等卫星健康状况信息,在GPS卫星出现异常后及时通知用户不要使用该异常卫星,以免得到错误的定位结果。
现阶段,QZSS已经具备4颗卫星,只要这4颗卫星运行正常,仅靠QZSS系统也能提供定位服务。日本计划未来再发射3颗倾斜同步轨道卫星,使QZSS系统具备7颗卫星,在日本上空,将始终有2颗卫星保持高仰角。到那时,日本QZSS可以说是一个完善的区域卫星导航系统了,跟现在中国的北斗二代类似,只不过卫星没北斗二代多。

可能有一点大家会有所忽略,目前中国北斗BDS和欧洲Galileo都计划在2020年提供全球服务。而且,由于北斗BDS在中国上空始终保持5颗地球同步轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星,再加上日本QZSS和印度IRNSS,2020年,亚太区域将是对导航卫星可见数量最优越的区域,峰值将达到35颗。

看到这东西的示意图,首先内心os就一句话:

第一眼看去就是日本人搞的给自己本国本土用的东西。透着一股日本特色科技产品的气息。


整体大概况:

这个系统首先很明确,服务日本及周边地区,也就是东亚。

日本在科技这方面,一直是美国搞什么,自己就搞什么,完了要搞的比美国更有本土化特色,以及最主要的,在某些方面他得比美国先进。

这个很明显就是这种思路:我没钱也没必要去造美国中国这种全球导航系统满足我战略需求,我只需要做一个比北斗和gps更适合日本的导航就行了。

于是,准天顶星这种企划就这样诞生了!

他给自己定位很清楚,我就是个准天顶星。日本及周边服务到就行,至于世界,嘛。。。那是你们中美的事情,我关起门来玩我的小圈子就行。反正出门在外有gps,你敢不给我用我找隔壁老老师中国要北斗去。

太符合日本的国家定位和需求了,这么富有鲜明特色的装备或系统,全世界上也就此一家,别无分号。


民用价值:
高票已经列出来了,日本多山,gps定位覆盖率不好,而且精度往往只有十米,十米啊!

作为gps的日本地区补充升级包。这个成功后精度缩短至三米,覆盖率达99.8%。

还能在多灾的日本起救灾警报作用。

军用价值:
最起码自主形成一套半独立于美国的自己的系统了,提升了独立自主性,极端情况下脱离gps自己也能独自使用。

和欧洲伽利略,也有联动。

在脱离美国势力,独立自主的道路上又进了一步。
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如果将来摆脱战败国地位变成真正的独立主权国家,以人日本的能力,完全能升级这款东西。

这玩意说到底,经济,先进,方便,战略性又高,定位又正好,又能升级,又能在这块领域试水,又能测试,巩固升级自己的航天能力。

这个东西,简直一石多鸟。

同样的好处,参考日本的准航母,和其他领域的东西。

日本这个国家真的是把一个被打压的半自主国家的可施展空间发挥到了极致。并积蓄着随时可以变出花来的许多储备力量。

东亚人的智慧,厉害,厉害,厉害。

不愧是儒家教出来的学生,虽然在中国人看来没学全,但确实把很多精髓学着了。