ESA计划开发低轨道导航卫星

卫星导航正在接近用户。ESA的导航局正在计划用新的导航卫星进行在轨演示，这些卫星将在太空中仅运行几百公里，以补充欧洲23222公里遥远的伽利略卫星。这些新型的所谓“LEO-PNT”卫星运行增值信号，将研究一种新的多层卫星导航系统方法，以提供更准确、更强大且随处可用的无缝定位、导航和定时服务.

覆盖全球，免费供所有人使用，全球导航卫星系统(GNSS)，如欧洲的伽利略，已经改变了我们的社会，并且由于它们的无所不在，它们的影响力继续增长。2021年，全球卫星导航接收器数量达到65亿，预计该行业在未来几年将保持10%的年增长率。

但在各个方面，标准GNSS方法已接近最佳性能的极限——为了获得更好的性能，添加成分变得至关重要。

“卫星导航近年来已实现了广泛的应用，但这一成功正在激发未来十年更加苛刻的用户需求，”欧空局GNSS进化研发团队负责人莱昂内尔·里斯指出，该团队负责监督该机构的LEO-PNT研究.

“对于自动驾驶汽车、船舶或无人机、机器人、智能城市或工业物联网等用于控制工厂系统的用例，定位要求正在从目前的米级增长到厘米级甚至更精确，基于随时随地提供持续可靠的信号——甚至是在室内——同时能够克服干扰或干扰。

“到目前为止，GNSS的经典解决方案，如伽利略，位于中地球轨道并基于L波段信号，一直是我们定位所依赖的。单靠标准GNSS无法满足所有这些未来取而代之的是，欧洲需要抓住机会研究已经在全球市场上出现的低地球轨道(LEO)星座的潜力，以实现新型定位、导航和授时(PNT)服务。"

仅仅凭借物理学，由于到达地球的距离更短，来自这些LEOPNT卫星的信号可以更强大，能够克服干扰并到达当今卫星导航信号无法到达的地方。

通过采用更广泛的信号频段，卫星可以满足特定用户的需求：例如，在较低的轨道上，卫星本身相对于地球表面的移动速度更快——想想每90分钟绕地球一圈的400公里处的国际空间站——这在到达非常准确的位置所需的时间方面提供了可能的优势。此外，一些频段可以在困难环境中提供更大的穿透力，而其他频段可以提供更高的鲁棒性和精度。

ESA计划对低地球轨道卫星导航卫星进行在轨演示的目的正是为了整合信号类型、使能技术及其未来服务的潜力。

该计划是建造和飞行一个由至少六颗卫星组成的初始迷你星座，以测试能力和关键技术，并展示后续运营星座使用的信号和频段，就像欧洲的GIOVE测试卫星为伽利略铺平了道路。成功将使欧洲工业在后续商业活动以及计划中的机构计划方面处于领先地位。

“与目前700公斤的伽利略运行卫星相比，每颗单独的卫星都相对较小，质量低于70公斤，”作为欧空局一部分的伽利略第二代卫星有效载荷经理和LEO-PNT项目准备经理RobertoPrieto-Cerdeira补充道。未来导航计划。

“它们可以相对更精简，因为它们可以受益于其他方法来计算准确的时间，而无需机载极其精确的原子钟——包括来自它们上方的伽利略卫星的中继信号。这些卫星也将建立在快速批量生产的基础上为了节省时间和成本——我们的目标是从签订合同到第一颗在轨卫星最多三年，这与GIOVE-A在2000年代初实现的时间尺度相同。”

“欧空局的雄心是确保欧洲保持世界级的航天工业，而今天的导航是最大的下游航天部门，每年价值约1500亿欧元，并以每年10%的速度增长，”欧空局导航主任评论道哈维尔·本尼迪克托-鲁伊斯。“停滞不前不是一种选择;相反，我们需要探索新的技术途径来刺激欧洲的竞争力和商业化。”

LEO-PNT星座的运营版本将代表一个全新的PNT交付层，结合传统的GNSS以及基于5G/6G的地面定位，并融合来自用户终端传感器的数据。

来自行业的兴趣

自2016年以来，欧空局一直在研究LEO-PNT概念的核心要素。现在，全球众多近地轨道星座已经形成，是时候从基础研究转向在轨演示了。

欧洲工业界对LEO-PNT项目的兴趣非常高，最近的信息请求表明，欧空局提供了公司和机构如何参与的详细信息，以及大量公司注册并提出了可能的概念和贡献。