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修娜的低轨导航卫星,奥丁的两只乌鸦命名

来源:斗室智库   2022-05-30 17:57:55

  这几年来,在卫星应用领域,低轨卫星星座成为热门。但是,热门的重点是围绕着宽带互联网和物联网,以及遥感展开,很少涉及导航定位和授时,这果然与已经有强大的GNSS有关,天基PNT的需求没有那么迫切。实际上,低轨星座对于PNT而言,其需求的研究已经更为透彻,需要解决的问题更加有谱、更加深入,实现高质量发展更有基础和前提条件。好不容易,出现了一个专门从事低轨导航星座的公司,取名修娜(Xona)。这个称作修娜(Xona)的美国初创公司,提出的卫星导航低轨星座的计划,在未来几年间计划发射300颗左右的卫星,实现全球导航布局,提供PNT服务。今年实现第一次卫星发射。其头两颗卫星启用北欧神话中的乌鸦之神奥丁的两只乌鸦的名字。

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  修娜空间系统公司创始人之一,首次在2018年公开提出全球低轨导航卫星星座的设想,后来很快有风险投资商给予投资认可,于是成立了修娜公司。修娜由八人团队联合创立的。十多年前,他们在斯坦福大学航空航天系首次见面。毕业后,一些人继续在SpaceX、Blue Origin和Maxar等航空航天行业单位工作,而其他人则在GPS研究实验室继续研究生学业。修娜人员于2019年重聚,目前总部位于加利福尼亚州圣马特奥,在加拿大温哥华和英国伦敦设有其他办事处。修娜现在是一支由30人组成的全球团队,正准备启动其首个LEO PNT演示任务。修娜公司提出来要建立一个在自动化时代的卫星导航系统,这个提法切中市场需求要害。同时,他们要建立的低轨(LEO)PNT系统是个商业化系统,与政府运作的中轨(MEO)GNSS系统,是互补的,且能够自成系统,独立运作。GNSS是从GPS演变过来的,总体设计思想立足于40多年前,采用MEO星座轨道方式,带来的后果是到达地面附近的信号,特别微弱,容易受到多种多样的干扰和遮蔽。而采用LEO星座轨道方式,能够把GNSS许多固有的脆弱性加以避免克服,能够满足自动化时代的汽车自动驾驶系统的种种苛刻要求。可靠的分米定位将开启新一代应用与服务,使人和机器能够在共享的物理空间中进行互操作,实现PNT服务的升级换代。

  在古挪威,有个称为奥丁的神灵,被誉为北欧神话中的主神。奥丁被描述为一位极其睿智的独眼老人,拥有迄今为止所有诸神中最为多样的特征,不仅是战争准备时召唤的神灵,而且还是诗歌之神,死者之神,符文和魔法之神。奥丁的两只乌鸦 Huginn(“思想”)和 Muninn(“记忆”)是非常古老的神话元素。公元 800 年,他们飞到世界各地收集消息,当他们回来时,他们坐在奥丁的肩膀上,在他耳边低语。有散文记录奥丁的话,说:Huginn 和 Muninn,每天都在盘旋,在广阔的大地之上。我为 Huginn 担心,怕它去而不回,然而,我更多地关注Muninn。因此,奥丁也被称为“乌鸦之神”。最近,修娜(Xona)公司,所要发射的头两颗低轨导航卫星,便以这两只乌鸦之名加以命名,分别称作为Huginn 和 Muninn。这对被命名为Huginn和Muninn的卫星着手演示适用于小型卫星部署的有效载荷发出的高质量商用PNT LEO信号。Huginn和Muninn是修娜的探路者,他们环绕地球,每天带着新的导航信息返回修娜的办公室。修娜的第一批卫星,已经在5月26日用SpaceX的运输者-5进行发射,并在L波段和C波段广播导航信号,提供测距和导航数据,包括GNSS的校正。预计,即使只有一个低轨航天器,其几何结构的快速变化也会大大加快GNSS PPP的收敛速度,将收敛时间缩短一半或更多。

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  Huginn和Muninn演示任务是修娜商用PNT服务脉冲星座部署的第一步。其最终形式中,将体现了数百颗卫星组成的低轨星座,提供GPS级卫星可见性和几何结构以及精确且安全的完整PNT服务。这在支持自动驾驶车辆等应用所需的级别上,将高精度和弹性结合在一起。为了部署这项服务,已制定了分阶段推出计划,并计划了不同的服务级别。第一阶段部署约40颗卫星,在人口密集的(中纬度)提供单视图GNSS增强服务。这带来了GNSS校正服务,再加上LEO几何结构变化,使PPP快速收敛到厘米级定位。这增加了来自第五个星座的额外测距信号,该星座具有弹性和安全性。此外,它还支持固定用户的时间传输,支持关键基础设施。第二阶段将星座扩展到约70颗卫星,在全球范围内提供与第一阶段相同的服务。这填补了两极地区的导航服务空白,并增加了中纬度地区的卫星数量。最终是修娜星座的第三阶段,有300颗卫星工作,将在全球提供精确和安全的完整的定位、导航和授时服务,实现政府的MEOGNSS与商用的LEOPNT互补,形成韧性PNT的高质量服务。

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