kps传感器 世界定位导航授时领域2019年发展回顾与2020年展望

世界定位导航授时领域2019年发展回顾与2020年展望

2019年，美国、欧洲和俄罗斯的卫星导航系统建设保持着稳定发展态势；英国积极寻求自主卫星导航系统的建设途径；韩国更新了卫星导航系统的建设规划。在卫星导航拒止环境下的定位导航授时（PNT）技术发展上，美国继续保持全面领先，多个项目和前沿技术取得了突破性进展，一些创新技术成果在军用装备上得到了应用。尤其引人关注的是，美国国防部在8月发布了公开版《定位、导航和授时体系战略》，谋划美军综合PNT体系的全球发展战略。

一、2019年发展回顾

01、美国防部发布《定位、导航和授时体系战略》，全面布局PNT领域全球发展战略

2019年8月15日，美国国防部发布公开版《定位、导航和授时体系战略》（以下简称《战略》），以谋划综合PNT体系全球发展战略为目标。《战略》提出了全球、区域和局域三层级多源PNT体系架构，以现代化GPS能力为核心，采用模块化开放系统集成方法，集成多个PNT源，保障美军实施全方位的导航战行动，推进和支持美国国家安全和未来军事战略，持续保持和加强美军及其盟友在所有作战域的军用PNT优势。《战略》是指导和监督国防部各部门采取一致行动，为联合部队提供弹性PNT能力的行动纲领。

02、美国第2颗GPS Ⅲ卫星成功发射，第1颗GPS Ⅲ卫星与“GPSⅢ应急运行”（Cops）建立连接

2019年8月22日，第2颗GPS Ⅲ卫星成功发射，GPS星座增加到35颗卫星，其中30颗为健康状态。10月21日，第1颗GPS Ⅲ卫星成功地与“GPS Ⅲ应急运行”（Cops）建立了连接，意味着目前的地面控制系统经过“GPS Ⅲ应急运行”（Cops）升级后，可以对GPS Ⅲ卫星进行控制。11月18日，第1颗GPS Ⅲ卫星完成了第二阶段的集成系统测试（IST），预计于2020年初开始服务。

03、美国“军用GPS用户设备”增量1接收机卡通过政府认证

2019年3月、5月和8月，L3哈里斯技术公司、柯林斯航空航天系统公司和雷声公司三家“军用GPS用户设备”（MGUE）研制生产商陆续完成了接收机卡专用集成电路的认证，意味着M码通用GPS模块符合严格的军用GPS用户设备（MGUE）硬件和软件安全设计规范，美国国防部可以进一步扩大M码MGUE接收机的集成和测试点部署。

通过安全认证后，L3哈里斯技术公司的MGUE增量1接收机卡正在海军陆战队“联合轻型战术车”（JLTV）和陆军“斯特瑞克”装甲车平台上进行集成应用。柯林斯航空航天系统公司已有近800部M码接收机交付给MGUE项目相关的武器、地面和机载平台集成商进行独立测试。雷声公司研制的新型军码通用GPS模块以及与天宝（Trimble）公司联合开发的地面GPS接收机（GB-GRAM）和航空接收机（GRAM S/M）也通过了认证，意味着军用飞机、舰艇、地面车辆和武器系统可以安全可靠地访问现代化GPS信号。

04、俄罗斯成功发射2颗“格洛纳斯”-M卫星

2019年5月27日、12月11日，俄罗斯成功发射2颗“格洛纳斯”（GLONASS）-M卫星，用于替换星座中的老化卫星。至此，GLONASS在轨27颗卫星，包括25颗GLONASS-M卫星和2颗GLONASS-K1卫星。俄罗斯计划在2020年初发射首颗GLONASS-K2卫星。首颗GLONASS-K2将使用精度比目前GLONASS卫星所用铷钟和铯钟高10倍的无源氢频标。同时，为了进一步扩大系统服务范围和定位精度，俄罗斯积极规划高轨GLONASS卫星，计划2023年～2025年在3个轨道面上部署6颗高轨卫星，将东半球的导航精度提高25%。

05、欧洲“伽利略”系统出现服务中断事件

2019年7月中旬，欧洲“伽利略”卫星导航系统遭遇了一次意外，全系统无法向用户更新卫星的各个参数，用户无法使用其提供的导航和授时服务，系统服务中断时间长达一周。直到12月中旬的联合国全球卫星导航系统国际委员会上，欧洲“伽利略”代表才对事故原因作出解释，称此次服务中断是由于地面段升级造成精密时间设施故障，精度未超出承诺的用户测距误差7米的指标，但服务连续性、可用性超出指标要求。“伽利略”系统此次服务中断时间长达一周，公布故障原因时隔近半年，可见其发现问题与协调解决问题的链条和周期之长，这既反映出技术上的不完善，也暴露了管理上存在的问题，引发广泛关注。

06、韩国更新卫星导航系统（KPS）建设规划

2019年11月4日，韩国在远东无线电导航服务网（FERNS）第28届理事会上公布了韩国卫星导航系统（KPS）更新后的建设规划，计划到2035年为朝鲜半岛提供导航服务。KPS项目分四个阶段实施。第一阶段（2018年～2019年），制定KPS发展战略；第二阶段（到2024年前），设计导航卫星信号、建设地面试验站和确保核心技术的安全性；第三阶段（到2028年前），研制和发射卫星，研究设计第一个地面站；第四阶段（到2034年前），研究在轨卫星，完成地面站研制。

KPS将提供开放服务（精度10米～15米）、米级服务（精度1米～3米）、厘米级服务（精度优于10厘米）、公共安全服务（精度10米～15米）和星基增强服务（水平精度16米，垂直精度20米）五种服务。

07、美国海基联合精密进近和着舰系统（JPALS）进入低速率初始生产阶段

2019年5月22日，美国海军航空系统司令部与雷声综合防御系统公司签订了2.346亿美元的联合精密进近和着舰系统（JPALS）低速率初始生产（LRIP）合同。海基JPALS是一个全天候、全任务型基于GPS的着舰系统，可以为固定翼飞机和直升机提供精确、可靠和高完好性的航空母舰着舰引导，具有在恶劣气候环境以及电子战（EW）环境下的抗干扰保护能力。海基JPALS采用差分GPS卫星导航技术，与没有采用增强型GPS技术相比，这种差分GPS技术可以使卫星的导航定位精度从约15米提升至约10厘米。

美海军通过低速率初始生产合同，对JPALS能力进行充分测试，确认达到海军要求后进入大规模生产。为此，雷声公司还将负责开发大规模生产装配线。预计在2024年JPALS将具备初始运行能力（IOC），最早在2030年达到完全运行能力（FOC）。

08、美空军测试新型“奇米拉”防欺骗技术

2019年4月17日，美国空军研究实验室（AFRL）发布“码片-电文数据完整性认证（Chimera，“奇美拉”）增强L1C信号接口规范（IS）”文件，文件定义了“奇米拉”技术增强GPS L1C信号的特点。“奇米拉”技术是将信号中的电文数据和扩频码绑定实现扩频安全码（SSSC），使用户接收机不会受到敌对分子和不法人员的欺骗，具有导航信号增强和用户位置认证两大特点。2019年，美国空军研究实验室（AFRL）对GPS L1C信号进行了“奇米拉”技术测试，并计划在2022年发射的“导航技术卫星”-3（NTS-3）卫星上应用这种技术进行信号防欺骗试验。

09、“导航技术卫星-3”入选美空军首批“先锋”项目

2019年11月21日，美空军装备司令部（AFMC）宣布“导航技术卫星”-3（NTS-3）项目入选美空军首批“先锋”（Vanguard）项目。NTS-3项目是验证在地球同步轨道上部署一层较小的卫星来增强中轨道GPS星座的PNT能力，为美空军和各行业提供了一种全新的PNT服务手段。由于采用地球同步轨道，每组卫星的覆盖范围将会更大。NTS-3试验卫星将对多项先进技术和新型作战概念进行试验验证，包括试验天线、安全的信号、自动化能力、新型数字信号发生器、防欺骗能力以及弹性能力等等，经验证的技术有望应用于未来几代的GPS，是继GPS之后40年以来PNT领域首次开展的一项开创性研究项目。作为首批“先锋”入选项目，NTS-3将从空军获得优先研制经费。首颗NTS-3卫星计划于2022年发射。

10、美陆军主办首次年度PNT评估演习

2019年7月22日～8月17日，美陆军A-PNT跨职能小组组织了首次年度PNT评估演习（PNTAX），汇聚了来自军方、科学技术实验室、政府机构、行业合作伙伴、设备供应商和单兵等500多人。PNTAX为步兵、车载和导航战传感器独立系统及组件搭建了一个真实威胁作战场景。在4周的时间内，PNTAX对可靠的PNT（APNT）、战术太空和导航战场景中的弹药、导弹、地面、空中平台和传感器到射手（S2S）能力所涉及的68项技术和系统成功进行了评估，为陆军、行业部门和其他政府机构展示了新技术和当前技术的能力、任务效果及其作战效率。

演习对步兵、车载和导航战系统在各种威胁场景下的能力进行了测试评估，包括作战旅及旅以下在真实的反介入/区域拒止场景中的作战能力和GPS受到的威胁，以及评估态势感知、远程精确目标瞄准/打击以及战区编队的需求。

二、2020年展望

1、卫星导航技术的发展仍将是各国PNT能力建设的核心

卫星导航系统在高精度、全天时、全天候、大范围、低成本等方面的优势，目前尚无其他技术可以完全替代。2020年，卫星导航技术仍将是各国发展重点。美国、俄罗斯和欧盟将继续推进卫星导航系统的建设。美国将筹划第三颗和第四颗GPS Ⅲ卫星的发射；升级地面段实现对GPSⅢ的控制和管理；继续开展M码在军用作战平台的集成应用和测试。俄罗斯计划在2020年初发射首颗GLONASS-K2卫星，采用精度比目前GLONASS卫星所用铷钟和铯钟高10倍的无源氢频标，同时将定位精度从原来的3米～5米提升到不到1米。欧盟加快实现Galileo系统的完全运行能力。2020年底，第三批12颗Galileo完全运行能力卫星进入发射准备。地面段通过重大技术创新，提升系统的安全性、保持系统服务的连续性、增强系统性能和可操作性能力。而英国和韩国还将继续推进自主卫星导航系统的建设。

此外，基于卫星导航的增强技术和防欺骗信号增强技术也将是卫星导航领域的发展热点。

2、卫星导航拒止环境下的其他PNT技术将是卫星导航的有效备份和重要补充

卫星导航系统本身的脆弱性，易受干扰和欺骗、地形限制以及近年来战场电子对抗激烈程度的不断加剧，使得卫星导航系统提供的PNT能力受到挑战，发展新的PNT技术，可以在一定程度上提高导航精度，是卫星导航的有效备份和重要补充。2020年，将延续2019年PNT技术的发展态势，继续发展依托低轨星和数据链的通信导航一体化技术、新型惯性导航技术、甚低频定位导航技术。探索在卫星导航拒止或是能力降级的环境中提供连续PNT服务的可替代导航技术。

此外，在技术研发的同时，还要兼具考虑设备重量、体积、功耗和成本，模块化、开放式体系架构将是未来PNT领域的发展方向。

来源：电科防务

作者：中国电科战略情报团队

KPSI705液位传感器测量要点

大家好，我是【广州工控传感★科技】KPSI705液位传感器事业部，张工。

KPSI705液位传感器包括一个PTFE涂层弹性隔膜，可在高度黏性或浆槽环境下进行可靠操作，是316不锈钢或钛制成的耐用防水外壳中连接的聚氨酯是ETFE电缆，采用对位芳纶合成纤维材料，可防止由于电缆拉伸造成的误差；电缆还具有独特的阻水性能，可在意外切割的情况下自密封。

由于水的绝对重要性，对此进行可靠监测变得至关重要。从淡水供应、饮用水处理、储存和消耗监测，到废水处理和水文观测，如果没有正确的测量，就不可能有效地工作和计划。

KPSI705

现在可以使用一系列设备和程序来获取有关当今复杂水文基础设施的信息。液位测量最经典的当属液位计。它必须精确到1厘米，当然它是完全模拟的，需要目视检查，并且不需要电子数据传输。更精确的仪器现在提供测量数据的远程传输，包括用于地下水和地表水位测量的KPSI705液位传感器。

KPSI705

用于液位测量的KPSI705液位传感器安装在水底进行监测。与液位计相比，它必须浸入水中才能读取。这也不是必须的，因为传感器的开发是为了满足当今过程自动化和控制的需求。毫无疑问，无需人工干预即可测量水位，从而可以在人迹罕至的地方进行持续监测。

KPSI 335液位传感器测量水体底部的静水压力，该压力与液柱的高度成正比。此外，它取决于液体密度和重力。根据帕斯卡定律，得到以下公式：p(h)=ρ*g*h+p0

p(h)=静水压力ρ=液体密度g=重力h=液柱高度可靠液位监测的重要注意事项：

由于KPSI380液位传感器通常安装在水底，因此可以保护它们免受表面影响。 现在泡沫和漂浮物都不会影响测量，当然，它们必须适应预期的水下环境。例如，在盐水应用中，有必要选择带有钛外壳的液位传感器。如果需要电偶腐蚀效应，由PVDF制成的测量设备是最佳选择。在大多数淡水中，优质不锈钢就足够了，最后，液位传感器应充分接地，以免雷击造成损坏。

KPSI705

KPSI 859液位传感器可用于湖泊和地下水等开放水域以及封闭水箱中的水位监测。相对压力传感器应在开阔水域使用。使用这些设备，气压补偿由压力传感器电缆内的毛细管提供，压力传感器通常用于储罐，因为还必须考虑附着在液体上的气层。

由于KPSI 750液位传感器在很大程度上是自给自足的，并且可以针对高压范围进行优化。因此深度测量也是可能的。理论上，这个深度没有限制，只要压力传感器电缆足够长。

除了几乎没有深度限制之外，这些现代测量仪器还非常通用，毕竟，我们关心的不仅仅是水体的液位，水质在地下水的监测中也起着重要的作用。例如，地下水库中水的纯度也取决于其电导率，电导率越低，水质越纯。

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