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“准天顶”卫星系统

/quasi-zenith satellite system/
条目作者陈希军

陈希军

最后更新 2023-05-26
浏览 147
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日本研发的三卫星区域导航系统,具有导航定位、移动通信和广播功能。

英文名称
quasi-zenith satellite system
所属学科
控制科学与工程

旨在为在日本上空运行的美国GPS导航系统提供“辅助增强”功能,以期改进GPS导航系统定位信号的可用性和完整性,补充和增强GPS导航系统功能,改善日本国内GPS导航系统信号接收的质量和精度。

“准天顶”卫星系统由3颗卫星组成,它们在环绕地球的圆形轨道上以每个恒星日(约23小时56分钟)绕地球一周的速度运行。每颗卫星各自有不同的轨道,分布在不同平面上,并且这三条轨道都与地球赤道所在平面成45°的夹角。从日本本土来看,始终有1颗卫星停留在靠近天空顶点的地方,所以称之为“准天顶”卫星系统。每颗卫星在地面上的投影都是同一个大“8”字形。3颗卫星交替着在日本上空飞行并发出信号,每颗卫星每天工作8小时。   

日本对卫星导航与定位的需求量很大,主要依赖美国的GPS导航系统,所以无法确保卫星导航的自主性和安全性。因此无论是日本国家研究机构还是民间组织,都迫切要求尽快建立自己的卫星定位系统。2007年5月30日,日本国会第166次会议批准了《推进和灵活应用地理空间情报基本法》,规定了基本理念,确定了国家、地方公共团体推进地理空间情报和卫星定位系统应用的政策。日本没有一个类似于美、俄、欧的导航卫星计划,为确保有效地利用美国GPS导航系统,日本决定发展具有区域导航定位功能的“准天顶”卫星系统计划。明确该计划是一项利用“准天顶”卫星的高精度定位试验系统计划,通过转发完善和增强美国GPS导航系统的各种信号,提高卫星定位系统的可应用性和完整性。 

日本的“准天顶”卫星计划由来已久。2000年6月,日本宇宙开发委员会提交了一份题为《改进日本航天开发体制,扩展航天利用新领域》的报告,决定执行空间基础设施(i-space)计划。“准天顶”卫星系统正是空间基础设施计划要重点开发的三个系统之一。其目的是开发日本下一代自主导航定位系统,同时试验高速移动通信卫星。日本政府在2003财年拨款支持“准天顶”卫星系统计划,2006年正式启动该计划。

“准天顶”卫星系统计划由3颗卫星组成,2010年9月11日,日本在种子岛宇宙中心使用H-2A火箭发射了首颗“准天顶”定位卫星“指路者”,这是日本首次发射本国自主研发的导航定位卫星。根据日本的计划,到2023年,整个“准天顶”卫星系统将拥有7颗卫星组网运行与应用。

“准天顶”卫星系统的3颗卫星均采用三菱电机公司的DS-2000卫星平台。

“准天顶”卫星系统具备以下特点:①高速通信功能,高速图像处理功能;②增强和补充GPS导航系统的导航功能,定位精度提高到0.01~1米;③为日本用户提供高仰角服务。在日本主要地区观测仰角大于70°,全日本观测仰角大于60°;④若增加3颗地球静止轨道卫星,该系统可扩展为独立的导航系统。

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