新型天顶材料

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于今年6月初发射了准天顶卫星“向导-2号”（QZS-2）。日本准天顶卫星系统（QZSS）是日本版的区域卫星定位系统，于2010年9月发射QZS-1号星。根据计划，2017年发射2号星和3号星，2018年发射4号星，从而形成四星运行的应用体制。至2023年，该系统计划由7颗卫星构成，以便增强连续性和更好的可持续定位。日本准天顶卫星项目由内阁府宇宙开发战略推进事务局负责。内阁府有关负责人称，当前GPS等卫星定位系统的定位精确度为数米级别，日本QZSS系统定位精度可达到厘米级，具有显著的精度优势，有望取得国际领先地位。

日本人不声不响地在做他们的卫星导航系统，而且已经成为卫星导航系统服务六大提供商之一。他们提供的是区域导航系统（QZSS）和星基增强系统（MSAS-多用途运输卫星增强系统）。在这里我们只谈其区域系统QZSS。实际上，按照日本人原先的设计，也只能够叫做GPS的增强系统。日本人虚晃一枪，就成为区域系统了。这算不算高招？这种指鹿为马的花招，并不是什么高招？而他们实实在在地利用了GPS，这是他们真正的高招。因为这样建立自己的QZSS系统会非常顺利，直接把GPS卫星载荷技术拷贝复制过来，能够少走许多弯路，又能够减少大量开支。

QZSS以高仰角服务和大椭圆非对称8字形地球同步轨道为其特征，服务于闹市区和中纬山区的通信与定位，实际上也是GPS的区域增强系统，具有区域定位服务能力。该系统主要发射L1、L2和L5三种频率。该系统由日本政府四个部门和数十家民营企业联手实施。该系统的功能目标是：GPS的补充、GNSS的增强和信息服务。目的是增强灾害管理和国家安全。覆盖范围是亚太地区。发射的信号为：与GPS相同的有L1 C/A、L1C、L2C和L5信号，还有在1575.42MHz频率上的L1S（L1-SAIF）和在1278.75MHz频率上的L6（LEX）信号。此外在2020年以后，计划为星基增强加上L1Sb信号。

准天顶卫星系统原来设计由3颗卫星组成，分别运行在倾角45°，升交点赤经140°，与地球自转周期近似相同的3条轨道上。相对于地球而言，每颗卫星每天都是沿着相同的轨迹运行。通过调整平近点角，可以使3颗卫星以大约8小时的间隔在同一轨迹上等间隔运行。卫星轨道的长半径与地球静止轨道相差不多，约为42164km。卫星用每个恒星日（约23小时56分钟）绕地球一圈。但与地球静止轨道卫星不同的是，这3颗卫星各自有不同的轨道，并且这3条轨道都与地球赤道所在平面成45°的夹角。因此，从日本本土来看始终有1颗卫星停留在靠近天顶的地方，所以日本称之为“准天顶卫星系统”。实际上，真正形成的服务星座由四颗卫星构成，就是3颗QZS卫星和1颗位于赤道上空的地球静止轨道（GEO）卫星。

QZSS用以下两种方式增强GPS服务：一是可用性增强（提高GPS信号的可用性）；二是性能的增强和改善（增加GPS信号测量的精度和可靠性）。通过广播类似于GPS并和GPS兼容的信号，QZSS的任何用户，只要其能够看见、并能跟踪一个或多个QZS（准天顶卫星），就可以增强单独的GPS可用性。此类增强最大的受益者将是在日本区域的用户，因为星座对于该区域进行了优化设计。但是，对于亚太许多其他地区的用户也将由于QZSS而可能受益，该星座增强了卫星的几何排列分布。这样通常增加了天空视野受阻的城市和山区地区可能定位的区域和时间。