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欧洲在太空动作频频,旨在争先

添加时间:2023-07-27 07:20:56 来源:曹 冲

在整个欧洲,与太空和PNT相关的主要演讲,揭示了伽利略高精度服务(HAS)、欧洲低轨PNT项目和关键太空防御举措的新细节。在去年的夏天,旧大陆空无一人,居民们逃往海滩和山区去休息和修整,只剩下我们的蟋蟀在唱卫星和信号的歌。今年夏天,欧洲的太空布景和话剧一直在上演。人们将于6月和7月在西班牙托雷洪举行活动,伽利略计划在那里举办第一个HAS日。与GPS、GNSS和北斗相比,伽利略HAS已经成为一个关键的区别。欧盟委员会的伊格纳西奥·费尔南德斯、欧盟航天局(EUSPA)的哈维尔·德布拉斯和欧洲航天局(欧空局)的丹尼尔·布隆斯基共同概述了现状。

“高精度服务正在发挥作用,所以请使用它,”德布拉斯说。“至于HAS路线图,随着我们的发展,我们希望看到用户细分市场的发展,更多的HAS接收器和更多的研发行动。我们将发布HAS参考算法,我们将为ICD的实施分发测试指南和支持材料。”将有更多基于HAS的应用开发和服务性能报告。 德布拉斯说:“从中长期来看,我们将朝着全服务、服务级别2的方向发展,这将意味着性能的提高、精度的提高、带大气校正的更快定位,以及HAS认证和误差表征功能”。


1. HAS细节曝光

在自由流畅的HAS问答环节中,与会者受到了刺激,他们提出的许多尖锐的问题证明了这一点。观众希望了解更多关于HAS参考算法的信息。

问:它将如何共享?

答:“我们想向你们学习,”德布拉斯说。您的期望是什么?我们正在研究算法的数学公式,该文档将在未来几个月内提供,但我们也将提供其他材料。所以问题又回到了你们身上。最好的格式是什么?我们正在研究一个潜在的实现方式,也许是一个库。这些是摆在桌面上的选项,因此我们已准备好听取你们的反馈。

问:服务级别2包中预计电离层和对流层校正的预期时间表是什么?

答:“我们正在密集地研究规范和基础设施要求,以实现向全方位服务的演变,” 德布拉斯说。“随后将进行招标程序,因此我们可以启动基础设施开发的合同。通常,这不会少于两年。我们的GNSS服务中心网站上已经发布了HAS信息说明,其中指出了不同的路线图时间表。费尔南德斯说:“除了采购过程,我们已经拥有一个台站网络,即EGNOS RIMS [测距完好性监测站],已经覆盖欧洲,这是目前我们期望对电离层进行监测能力的主要候选者。“这里需要强调的是,” 德布拉斯说,“在计划层面,在EUSPA(欧洲太空计划署),我们正在研究利用不同太空计划组成部分之间的协同作用,特别是我们的GNSS。这一方面是为简化成员国投资做出的努力。另一方面我们希望更好地利用现有的基础设施,对EGNOS RIMS站提供伽利略服务的评估。

问:HAS是否支持所有GNSS星座?其他私人服务机构正在这样做,这可能会使伽利略处于弱势地位。

答:“HAS的范围集中在GPS和伽利略的增强上,”德布拉斯说。至今没有计划增加更多的星座。

问:是否可以提前知道哪颗卫星将广播HAS?目前只有少数伽利略卫星在这样做,这在开放天空下不是问题,但在城市环境中,这可能是问题。

答:“目前我们有24颗卫星在运行,大约有20个上行链路站,”布隆斯基说。因此,并非所有卫星都会连续广播HAS校正。在太空信号中没有办法区分哪些卫星将广播HAS。但您能够通过接收有效的 HAS 消息来确定这一点。如果卫星没有广播或接收HAS数据,它将广播虚拟电文。目前的ICD旨在允许灵活性和可扩展性,以便通过所有卫星潜在地广播HAS,或者使用户也能够接收来自不同卫星的HAS,并用这些信息的子集重建电文。

问:关于铁路部门的安全关键应用,您是否分析了动态条件的影响?当您高速移动时,HAS 会发生什么?

答:“一般来说,加速度对高精度更令人不安,”费尔南德斯说。高精度依赖于载波相位测量的处理,与到达时间测量相比,载波相位对中断更敏感。这些中断可能是障碍,但接收器中的动态也可能是障碍,主要与破坏性加速度而不是高速有关。就火车而言,对于载波相位处理来说,这并不是一个太糟糕的环境。铁路周围的物理对象可能更值得关注。“还涉及生命安全和完好性,虽然HAS不提供完整性,我们必须非常清楚这一点,但它提供了非常短的时钟校正更新,这使我们能够非常快速地捕捉卫星中的时钟偏移,这将有助于完好性”。“我们提醒大家,我们已经在提供专注于完好性安全的EGNOS服务,” 德布拉斯说。“我们已经在航空领域支持这些应用,但也正在努力将这些功能引入海事和铁路领域。高精度令人上瘾。这很有趣,越准确越好,但我们应该看看每个应用的实际需求,在整个E-GNSS产品组合中,EGNOS已经提供了出色的功能”。

2. 欧洲的LEO PNT初具规模

另一个在定位、导航和授时(PNT)界引起人们注意的话题是低地球轨道(LEO)卫星系统的前景。这个话题在今年的图卢兹国际导航和授时技术研讨会(ITSNT)上占据了中心位置。法国国家空间研究中心(CNES)导航项目经理让·马雷沙尔公布了欧洲对LEO PNT的做法。“GNSS最初是在LEO中,带有模拟信号,早在上世纪90年代,”他说。“从那里,我们带着数字信号去了MEO(中地球轨道)。现在有100多颗MEO GNSS卫星在轨,近30颗在其他轨道用于区域服务,这是很多卫星广播的信号。现在我们想回到LEO,有更多的卫星。为什么?他说,部分答案是卫星通信领域所证明的LEO星座的可行性。“如果只是导航,很难说服投资者投入大量资金。几年来,我们已经知道,如果你想拥有一个LEO星座,你至少需要200、300颗卫星。期望很高,其中包括增强MEO卫星性能,无MEO服务和更强大的服务。快速收敛是精确定位和改进误差边界的另一种前景。“精度是令人陶醉的,”马雷沙尔说。我们以前在哪里听说过?“我们获得精度,我们想要更多,更良好的、合格的精度,超越SBAS性能。SBAS很好,但SBAS是用于飞机的,飞机需要留在跑道上。对于汽车或火车来说,这是不同的。然后我们可以谈谈城市峡谷、高海拔和低功率终端物联网 (IoT) 中的 LEO 性能。当然还有室内定位的圣杯。“我们还可以从L波段和S波段到UHF或Ku / Ka波段。可以有额外的数据通道、双向链接,用于改进的双向PNT。另一个圣杯是让一个信号同时进行卫星通信和实现PNT服务。谁想要这一切?该列表很长,包括数字移动性、铁路、公路、海事、航空、自主系统、关键基础设施、高纬度用户、同步服务、5G/6G 网络、警报/紧急情况、资产跟踪、气象和科学用户。“也许这有点太多了,”马雷沙尔说。“看来我们已经达到了一个膨胀的顶峰,如果不是不合理的期望。

3.欧洲想要加入

欧洲正在做些什么来获得LEO PNT?“欧盟多年期金融框架(MFF)现已在2021-2027年期间生效,”马雷沙尔说。“在此之前,直到2020年,情况很简单。一边是伽利略和埃格诺斯(EGNOS),另一边是哥白尼,这两个项目。今天,我们加入了欧盟太空计划,因此我们现在有GOVSATCOM,与空间态势感知/空间监视和跟踪(SSA / SST),我们有新的IRIS,几个月前刚刚获得批准。在所有这些中,没有LEO PNT。下一个MFF将是在2028-2034年。与此同时,我们看到卫星导航的上升,包括Xona Space,Geely,Centispace,所以我们需要做点什么。事实证明,现在的主要步骤是一个名为未来导航(FutureNAV) LEO-PNT的欧空间局部计划。“第一份ITT(招标)已经公布,”马雷沙尔说。“目标是评估服务是否良好以及谁必须为它们付费。这是新的欧盟预算,还是我们预见到私人系统和服务?这是一个完全由欧空局资助的计划。这不是欧盟计划,但这是欧洲计划。欧空局成员国似乎对LEO PNT有浓厚的兴趣,其中许多人参与其中,包括一些非欧盟成员国。在ITT下,两个演示将并行进行,每个演示价值70万欧元。一个演示将包括一颗轻便快速的30公斤探路者A卫星(外加一颗备用卫星)。另一个演示将包括四颗较大的探路者B卫星,每颗30至80公斤。“这些卫星将广播RNSS和5G信号,”Maréchal说,“L和S波段,并通过手持用户终端瞄准双向PNT。将有使用Ka,C和UHF频段的选项,并且对来自行业的任何其他有趣想法都持开放态度。最终用户社区将深入参与。目标是评估服务,找到用户社区,不仅从技术角度,而且从业务角度看待它。终端的价格将是关键。服务的价格也将是关键。“这对我们来说是一个非常重要的项目,”他说,“从程序和工业的角度来看。在某些时候,需要决定是否包括IRIS上的PNT有效载荷,因为这些卫星上将有空间用于辅助有效载荷。目前,我们将不得不等待私营部门的反馈,到2028年,我们将更多地了解欧盟对LEO PNT的投资。

4.新论坛,与重要讨论

在布鲁塞尔举行的第一届欧洲空间论坛上,空间和国防的日益重视引起了极大的关注。西班牙航天局(AEE)副局长兼安全和规划主任胡安·桑切斯·德尔加多(Juan Sanchez Delgado)表示,面对新出现的太空威胁,迫切需要采取行动。“除了地面上的干扰和欺骗攻击外,我们还看到了反卫星系统在行动。2021年,俄罗斯摧毁了一颗太空卫星,在轨道上留下了碎片,可能威胁到许多空间物体的安全,更不用说国际空间站上的宇航员了。乌克兰的局势,以及战争最初几天的毁灭性网络攻击,给整个欧洲敲响了警钟。我们需要改变范式。太空就像现在的遥远西部。我们需要监管。我们需要一些限制。

“最近几周和几个月我们一直非常忙碌,”欧洲对外行动局(EEAS)共同安全和防务政策常务董事Benedikta von Seherr-Thoß说。“除其他外,我们一直忙于提供弹药。我们最重要的伙伴关系之一是美国,但我们也在努力扩大与其他实体的对话。例如,北约是一个日益重要的合作伙伴”。她说,欧洲在太空中处于有利地位,需要保持这一地位。“伽利略的功能与世界上其他GNSS系统相当,但现在我们的太空资产面临着真正的威胁和挑战。Von Seherr-Thoß引用了2022年的关键文件“欧盟战略指南”,该文件提出了到2030年加强欧盟安全和国防政策的雄心勃勃的行动计划。该文件强调了欧盟太空计划对欧洲安全的重要性。

欧盟委员会DG DEFIS部门创新、初创企业和经济负责人纪尧姆·德拉布罗斯是根据欧盟安全与国防空间战略(EEAS)制定欧盟空间法新提案的小组成员。“在当前紧张的地缘政治局势中,当涉及到欧盟太空资产的威胁时,我们需要能够保护、应对和反应。该空间法将包括所有进入轨道的最低要求,包括网络安全条款。这个策略不仅仅是一张纸。当我们说回应时,我们的意思是针对我们的行为将付出代价。从外交声明到制裁或其他,将一一回应。我们需要SSA,我们需要SST,我们需要看看我们现有的欧盟旗舰,并询问我们如何利用它们来开发对安全和国防有用的服务。有了伽利略PRS,我们几乎就达到目的了”。

欧空局局长高级顾问兼欧空局安全协调员帕斯卡尔·莱盖回应德拉布罗斯:“战略的风险在于它仍然是一种智力活动。最大的挑战是执行,调动所有资源以及在什么时限下实施。十年?为时已晚。我们需要迅速采取行动。一些太空防御设施已经在不同的欧盟成员国建立。他们可以一起工作,填补良好意愿与现实之间的差距”。

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