准天顶卫星系统

以三颗人造卫星完成全球定位的卫星扩增系统

准天顶卫星系统（日语：准天顶卫星システム，英文：Quasi-Zenith Satellite System；缩写：QZSS）是以三颗人造卫星透过时间转移完成全球定位系统区域性功能的卫星扩增系统。这个计划为日本研发的，第一颗卫星“みちびき”（Michibiki (QZS-1)）已于2010年9月11日发射，原预计到2013年可以释出完整的功能。在2013年3月，日本内阁府宣布准天顶卫星系统的卫星将由三颗扩增为四颗。与三菱电机的合约为5亿2,600万，预定在2017年结束前建造和发射三颗卫星。

简介

日本政府在2002授权，由先进空间商业公司（Advanced Space Business Corporation）开始发展准天顶卫星系统。这个团队包括三菱电机、日立、伊藤忠商事、日本电气、三菱商事、丰田汽车等59家相关企业、和全球导航卫星系统技术公司（GNSS Technologies Inc）。然而，由于所需资金庞大，这项工作于2007年由卫星定位研究与应用中心（Satellite Positioning Research and Application Center ）接手。卫星定位研究与应用中心由日本政府文部科学省、总务省、经济产业省和国土交通省四个部门组成。

准天顶卫星系统是针对移动应用系统提供视频基础服务（影像、声音和资料）和定位信息。对于其定位服务，在独立模式下工作时，QZSS目前只能提供有限的精度，因此他将被视为是全球导航卫星系统扩增服务。它的定位服务还将与目前日本还在发展中的多功能运输卫星（Multi-Functional Transport Satellite）结合。这是一个类似美国联邦航空管理局的广域增强系统。

QZSS和定位扩增

QZSS可在两方面增强全球定位系统的效能：可用性，增进GPS信号的可用性；其次为效能改善，增加GPS导航的准确度和可靠度。

准天顶卫星发送的GPS可用性增强信号和现代化的GPS信号相容，因此确保了两系统的互通性。QZS将发送L1C/A 信号、L1C信号、L2C信号和 L5信号。这将大大减少对于规范及接收机设计的改动。

QZS能经由L1-SAIF及LEX次米级效能增强信号，提供测距校正资料。因此相较于独立的GPS，GPS加上QZSS组成的联合系统可提供更好的定位效能。另外，通过故障监测和系统健康资料的通报，提高了可靠度。QZSS还提供使用者其他辅助资料，改善GPS信号撷取。

依据原本的计划，QZS携带两种类型的太空用原子钟：氢迈射和铷原子钟。但被动式氢迈射的发展已于2006年终止。定位信号将由铷原子钟生成，采用类似GPS报时系统的体系结构。QZSS将使用双向卫星时间和频率传输架构（TWSTFT，Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer），这将可以获得卫星原子钟在太空中的标准行为和一些其它研究的基础知识。

QZSS 的计时和远端同步

虽然第一代QZSS的计时系统（TKS，timekeeping system）使用铷原子钟，但第一个QZS将携带一个实验性质的晶体时钟同步系统原型。在两年轨道测试阶段的第一年，这个系统将进行初步的测试，研究无原子钟技术的可行性，其成果将使用于第二代的QZSS上。

此QZSS TKS技术是一种新的卫星计时系统，它不需要像现存的导航系统如GPS、格洛纳斯系统和伽利略系统使用机载的原子钟。此系统的特点在于采用了一种结合轻量化可调式机载钟及地面同步网络的同步框架，使用机载钟转发由地面网络得到的精确时间。在卫星可以直接联系地面站的情况下，这个系统可以得到最好的效能，因此适合像日本QZSS这样的系统使用。这种新系统的最大优势在于低卫星质量、低卫星制造和发射成本。此概念的大纲和两种可能的实现方法，发表于Fabrizio Tappero的博士研究。

扩大准天顶卫星系统

2023年5月，日本太空政策委员会决定扩大其 Michibiki 准天顶卫星系统（Michibiki - Quasi-Zenith Satellite System），作为 GPS 的增强卫星，目前的 Michibiki 系统只有4颗卫星，日本计划后续再发射7颗卫星，这意味着日本未来可以不再依赖 GPS。