如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务?

1、什么故障

这次欧洲伽利略卫星导航系统故障表现在卫星星历不更新。要知道,导航卫星系统实际上是一个提供空间和时间信息的系统,卫星每时每刻都在20000多千米高空通过无线电信号“告诉”地面上的人们他自己的空间和时间信息。比如:我是伽利略第1号卫星,我2点钟的时候处于意大利上空位置,沿着轨道前进,这是为的空间信息。同时,我2点钟的时候跟伽利略标准时间差3纳秒,并且这个差值以每秒0.01纳秒的速度增加。地面上的用户就会根据这些信息推算比如3点钟是这颗伽利略第1号卫星处于哪里(根据轨道前进方向,用卫星速度乘以经过时间),跟伽利略标准时间差多少(3+3600*0.01=39纳秒)。

但是,卫星广播到地面的空间和时间信息都不是绝对准确的,因为这些空间和时间信息本身就是根据过去一段时间估算出来的,所以会随着时间的推移而慢慢发散,即精度越来越差。因此,现在的卫星导航系统都会每隔一定时间重新更新下卫星的空间和时间参数,以防止误差越来越大。比如,GPS就是每2小时就把所有卫星的空间和时间参数都更新一遍。

这次伽利略卫星导航系统的故障就在于到了规定的时间点,所有卫星上的空间和时间信息没及时更新。

如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务?

2、故障等级

伽利略卫星的空间和时间信息没及时更新,短时间内对地面用户是没特别严重影响的,但是如果迟迟不更新,那么卫星“告诉”地面用户的空间和时间信息精度将随着时间发散,与真实的空间和时间越差越多,直至精度越来越恶化而不可用。

地面上的我们如果通过导航卫星进行定位和测时,需要至少4颗卫星,因为空间信息x、y、z,在加上时间信息t,共4个未知数。

如果这次伽利略卫星出现的星历不更新只出现在个别卫星上,或者出现在全系统20来颗卫星上,但是持续的不更新时间并不长,那么对地面用户的影响是有限的。所以,最开始,伽利略卫星导航系统管理机构将其定性为“服务能力下降”,言外之意就是:还能提供服务,就是精度差点。

但偏偏这次故障是整个系统所有卫星星历都不及时更新,且时间已经持续好几天。截止目前,所有伽利略卫星已经都显示不可用,主管机构也尚不知何时能恢复。

像这种整个系统所有导航卫星都宕机的情况,真是没有案例可循。从上世纪90年代GPS开始商用、北斗二代从2012年开始商用以来,这两个系统都还没发生过整个系统都宕机的故障,顶多也就是某个时刻某颗卫星异常,但是整个系统还是完好的。欧洲人又开了个先例。。。

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3、故障原因

根据伽利略主管机构的说法,这次整个系统故障是其位于意大利的“精密时间设施PTF”出了问题,PTF是用来做什么的,PTF: Precision Timing Facility, responsible for the generation of a physical realization of Galileo System Time (GST) which is provided to all elements for time synchronization purposes.也就是说,PTF是整个伽利略卫星导航系统的时间维持设施,他挂了也就是相当于整个伽利略系统失去了时间来源。

想象一下,要是北京时间突然异常了会怎么样?嗯。。。新闻联播就不能准点播出了

貌似伽利略出的问题基本都与时间有关,2017年,在好几颗卫星上都发生了大面积原子钟故障。

4、影响程度

对用户来说,如果说,你的手机导航芯片只支持伽利略系统的话,那这几天定位也就宕机了。好在现在的导航芯片都是支持多个系统的,比如同时支持GPS/北斗/伽利略,一个系统故障,还能有其他系统可用。但伽利略系统中有一项服务是PRS:Public Regulated Service,即公共特许服务,这是加密的,只供欧洲政府/部队等部门使用,他们的接收机可能只支持伽利略一个系统,如果这样的话,这几天,对他们影响挺大的。

为什么大家都想建自己完全可控的卫星导航系统,只讲一个案例就可明白。

2018年4月14日,美国对叙利亚动武,而从4月13日开始,叙利亚地区的GPS民用信号就已经受到干扰,有明显的中断。

如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务?

与此同时,GPS的加密信号功率也突然增大,相应地提升了抗干扰能力。
又比如,今年6月22日,在伊朗击落美国全球鹰无人机后,美伊差点走火,而在这之前,GPS加密信号L2的功率又开始抬升。

如何评价欧洲伽利略卫星导航系统失效停止服务?

国家为什么要发展自己的卫星导航系统,这些可以作为一个回答吧。在任何高科技领域,中国必须发展自己的技术,这样才能不受制于人。

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页面更新:2024-05-23

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