GPS基础设施应用之“精打细算”案例令国人汗颜

2019-04-12 16:48:26来源:斗室智库

       日前,根据相关媒体透露,美国联邦航空局(FAA)在监控GPS民用信号过程中,可能整合使用三个现成的参考站网而不是另起炉灶。美国在GPS基础设施应用中,这是个具有代表性的“精打细算”案例。而相比之下,我国在连续跟踪参考站网建设中,那种“慷国家之慨”,一掷千金,令人发指的多重重复建设现象,能不叫国人真正感到汗颜吗?
 
       美国航空部门官员正在考虑将空军计划中的 GPS 地面系统的数据与其他监控系统提供的服务结合起来,甚至完全依靠其他系统,以节省监控 GPS 民用信号的费用。为了找到最佳选择, 美国联邦航空管理局 (FAA) 一直在进行一项贸易性研究, 研究依靠空军的下一代运控制系统(OCX)进行民用GPS信号监测, 但也考虑将其与其他系统结合起来, 如喷气推进实验室(JPL)的全球差分 GPS 系统 (GDGPS)。最初, 民用GPS监测指望将作为 OCX 业务的一部分, 由民间资金将支付在下一代系统中增加这一能力的费用。然而, 过高的成本预测和国会对于民用GPS 监测改进的预算削减, 使人们对这种方法产生怀疑。
 
       美国运输部在回复全球定位系统(GPS)民用信号性能监测的询问时表示: “国防部目前正在进行一项研究, 以审查满足 GPS 民用信号性能监测要求的备选方案”。这些选项包括 OCX、非OCX 和混合性组合。这项研究的结果预计将在今年春天公布。熟悉这项工作的消息人士表示, 这项研究已经完成, 但需要提交给决策者拍板批准。
 
       美国运输部负责GPS民用信号的性能监测, 以核实对GNSS性能的承诺是否得到履行。这种监测提高了GNSS运营商的态势感知, 并保证迅速发现和解决任何民用服务的故障。国际GNSS委员会 (ICG) 鼓励GNSS供应商“公布描述信号和系统信息、提供政策以及开放服务的最低性能水平文件”。美国运输部研究与创新技术管理局 (RITA) PNT部的主任说, 目前, 这只在 GPS L1信号上完成。L2C 和 L5 的性能标准尚未建立完成。
 
       开发利用现有的资源。GDGPS 是一个由100多个美国和国际监测站组成的网络, 其核心是美国宇航局 GPS 网络的75个站点。 这些网站向三个 GDGPS 业务中心提供监测数据, 这些中心将监测数据分发给各种商业和政府客户, 包括科罗拉多州施里弗(Schriever) 空军基地的第二空间行动中队 (2SOPS)。2SOPS 掌控处理 GPS 系统的命令和控制。为保障在任何时候卫星都得到监控,每一颗GPS卫星同时至少有 10个 GDGPS 站, 平均有25个站进行监测。该系统强大的冗余甚至可以在区域基础上提供结果, 这可能有助于局部故障排除。GDGPS 主管经理在去年12月告诉美国顶尖的 GPS 专家, GDGPS 可以轻松满足 GPS 民用监测性能规范或 内容管理系统(CMS) 中193项要求的90% 以上, 每年的总成本为275万美元。他告诉国家天基PNT(定位、导航和授时) 咨询委员会的成员, 建立这一能力需要一年时间。他还指出, 实现自主支持的 GDGPS 也可以进行量身定制, 以满足未来的需要, 联邦航空局可以根据需要停止或启用相应的应用服务。如果在 NASA 观测站增加增强型接收机, GDGPS 可以提供额外5% 的 CMS 需求。这一新增能力总共需要两年时间和300万美元才能建立, 但不会增加年度费用。他接着说, GDGPS 还将监测GLNASS、北斗与伽利略系统的民用信号。“美国宇航局准备协助缩小民用信号监测方面的财政和时间表差距。我们很高兴与空军和国防部合作, 评估这种协同作用。我们可以共享监控数据。我们可以随时做这件事。一切都摆在桌面上, 我们很乐意提供尽可能的帮助”。
 
       研究小组评估的另一个系统是美国联邦航空局自己的广域增强系统,或通常称为WAAS。该网络使用位于美国的精准区域参照站网, 收集有关 GPS 信号的信息, 并向 WAAS 主站发送差分改正参数, 从而产生导航增强信号。增强信号被上传到地球静止卫星上, 这些卫星将其传输到覆盖美国大陆和周边地区的广大区域, 使拥有 GPS/WAAS 接收机的用户能够获得更为精准和可靠的定位。
 
       GDGPS 主管经理在2013年5月向国家天基PNT咨询委员会提交的报告中指出, WAAS 系统更值得信赖。然而, 一位熟悉联邦航空局贸易性研究的消息人士指出, 作为一个区域系统, WAAS “无法覆盖全球”。该消息人士表示, 该研究将建议 FAA 在CMS三个可能的优先级中,首先使用 OCX 处理其前两个, 并由 JPL 和 WAAS 完成其余的监测优先事项。更紧迫的优先事项将由 JPL 处理。该消息灵通人士解释说, 严格控制使用 OCX 的成本 “简直令人望而却步”, 但 JPL 不可能完成所有任务。在不使用 OCX 时, 在满足网络安全要求方面也面临更大的挑战。GDGPS 系统 “非常可靠”, 并且已经很好地抵御了网络攻击。他说, 他很乐意与任何人合作解决任何问题,不断缩小实际存在的差距。
 
       与OCX 方法进行了很好的比较。这项贸易性研究是研究如何监测民用 GPS 信号的三项研究工作中的最后一项。前两家都是 OCX主要承包商雷神公司完成的。该公司最初研究将 CMS 的规格纳入 OCX。该消息人士称,OCX的成本远远超过1亿美元, 需要在 OCX 计划中增加另一个阶段的工作。雷神公司随后研究了确定所需工作的优先次序, 并分解成本, 首先实现各种高优先要求, 随后实现低优先要求。联邦航空局不得不迅速扭转贸易性研究, 因为将最终决定需要纳入国防部规划的时间表。消息灵通人士表示, 国防部正在对这一问题进行自己的审视, 需要同意建议的行动方案;因此, 最终计划可能需要更长的时间, 并可能发生变化。国防部似乎更有可能不同意混合性组合方法。它已经有了利用 GDGPS 的经验。JPL 是 OCX 的分包商, 而2SOPS 使用 GDGPS 数据已有约14年的时间。此外, 有位专家指出, 使用 GDGPS 满足联邦航空局需要的想法是由国防部高级顾问组成的独立审查小组提出的。“RITA一直以来非常热衷于使用GDGPS网络来监测民用信号,” 布拉德·帕金森说, 他曾是第一个NavStar GPS项目联合办公室的负责人, 也是天基 PNT 咨询委员会副主席。
 
       由美国相关部门在GPS民用信号监测项目的安排上,企图尽量利用现成的基础观测网络设施,以期整合资源,节省成本,充分发挥国家投入的综合效应。把系统性OCX资源,提供给民用GPS信号监测,这种做法值得参考,把优势资源释放出来,服务与产业,同样也是伽利略系统的目标之一。反过来,又能够给OCX提供更加雄厚的数据资源。回顾我国在CORS站网方面以及其他一些基础设施方面的重复性建设,实际上违背了经济规律,浪费国家资源,是不智的行为,此风不能长。如果我们能够实现协同统一的战略研究规划和顶层设计部署,充分发挥和挖掘存量资产的效能,打破条条块块分割,推进资源与数据共享,我们的国民经济和社会发展会以更加惊人的速度持续健康发展,创造进一步的辉煌。

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