欧空局披露卫星导航的多管齐下举措

在对于使用低地球轨道（LEO）导航卫星来补充伽利略系统的概念多年研究之后，欧洲航天局（ESA）准备继续进一步开展其在轨演示，作为未来新的导航计划的一部分。欧空局将于本月晚些时候在部长理事会（CM22）上，提出这一倡议和其他倡议。LEO-PNT倡议的目标是建立和行使一个由6至12颗卫星组成的初始星座，以测试其能力并演示新频带的可用性。演示预计将于2026年进行。

随着用户应用和需求的增长，仅靠标准的GNSS是不够的。欧空局导航主任哈维尔·本尼迪克托在一次关于导航未来的媒体简报会上表示，低轨卫星导航技术将有助于使卫星导航覆盖更加稳健和更具弹性，使欧洲在这一技术领域居于领先。本尼迪克托说：“将GNSS扩展到低地球轨道将提供更高的信号强度，更可靠的室内覆盖和抗干扰能力。我们还可以提供双向认证信号，这可以在低地球轨道卫星提供的更短距离内实现”。“通过使它更接近地球，LEO-PNT有可能使卫星更便宜、更高效，发射更经济”。

与传统的GNSS相比，低轨卫星为返回地面的通信提供了更短的延迟，这是另一个好处。而且他们不必依靠原子钟来计算精准的时间；也可以使用其他方法，例如欧洲伽利略卫星的中继信号。虽然操作系统的架构尚未确定，但愿景是开发一个高低错落的多层次卫星导航系统的系统，该体系可能包括通信能力，使未来的PNT服务更加精确和稳健。本尼迪克托说：“我们看到了卫星导航系统架构的发展和演变，目前基于MEO的GNSS系统将在其中发挥骨干作用，它将由低地球轨道上的其他系统和其他卫星上的专用或搭载的有效载荷来补充”。“这些层次之间、中地球轨道层和低地球轨道层以及两者之间的卫星之间也将相互连接。这些都是我们正在研究的事情，也正是在轨演示项目的目的。他说，该计划将“向我们展示所有这些新技术的附加价值”，然后再就卫星导航总体架构的未来发展作出决定。

其他重点领域。本尼迪克托在简报会上提到了将在CM22上介绍的另外两项新举措，即“创世纪（Genesis）”和“月光（Moonlight）”计划。欧空局还将为其导航创新与支持计划（NAVISP）的第三阶段寻求支持，该计划与欧洲企业和研究人员合作开发创新解决方案。它还支持会员国实现它们的国家目标。本尼迪克托表示，通过Genesis，也是未来导航系统的一部分，欧空局计划提高伽利略的定位性能，并改进地球建模。Genesis将首次将四种基于卫星的测量方法结合到一个平台上，精确绘制地球形状。这将减少偏差和误差，以创建一个更新的地球全球模型，称为国际地球参考框架（ITRF），达到1毫米的精度。本尼迪克托说，更精确的模型将对导航和地球科学应用产生重大影响，如土地测量和测量海平面上升。本尼迪克托表示，超越地球之外，ESA的月球通信和导航系统（Moonlight计划）将把卫星导航覆盖范围扩大到月球。基于GNSS，它将向月球表面和绕月用户提供实时位置、速度和时间。有了Moonlight，就不再需要依赖地面的支持，使这些任务更加负担得起和实现可持续发展。欧空局正在与美国航天局和JAXA合作开展这一项目。

增强伽利略和EGNOS。本尼迪克托还提供了伽利略和欧洲地球静止导航覆盖服务（EGNOS）的最新信息。伽利略现在有28颗卫星在轨运行，其中24颗正在运行，其定位精度超过1米。本尼迪克托说，现在又有10颗第一代伽利略卫星经过测试合格，并准备在需要时进行发射，投入服务，但在轨卫星现在仍然表现良好。额外的卫星可以提供服务弹性，并可能在2023年底或2024年初进行部署。目前，有12颗第二代伽利略卫星正在开发中，计划采购多达24颗二代卫星。这些全数字卫星将首次以电力推进方式部署到太空中，使此类部署更加经济实惠。他们还将拥有更强大的导航有效载荷、更精准的原子钟、保护信号的先进保护机制以及对不断变化的用户需求做出响应的能力。对于首个泛欧卫星导航系统EGNOS，欧空局计划开发新一代，首次将伽利略信号与GPS信号结合使用，提高空中交通和其他生命安全应用导航的精度和鲁棒性。最新一代EGNOS v3将于本年晚些时候推出。本尼迪克托表示：“L5频率的增加将被纳入EGNOS v3，将提高服务弹性，并为其他部门（如海上导航和铁路）引入新的服务”，“扩大欧洲大陆的覆盖范围，与全球其他系统无缝连接。”

展望未来。通过各种举措，欧空局致力于推进卫星导航，巩固欧洲在该领域的领先地位。“我们已经开发了世界上最好的卫星导航系统，但我们必须超越这一点”，本尼迪克托在欧空局网站上的一段视频中说。“我们在CM22会议上的雄心壮志是展望未来。我们必须准备技术和解决方案，以满足我们公民的期望……我们希望继续成为领导者，我们的系统将作为全球的参考”。