準天頂衛星系統

历史

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，原本设计由三枚卫星组成。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。
2010年9月11日，首枚卫星“引路”成功发射。2013年，日本内阁府宣布将卫星由三枚增加至四枚。其后，日本在2017年6月、8月及10月先后发射了第二、三及四枚卫星，初步建成了准天顶卫星系统。
日本政府计划在将来把准天顶系统增加到七枚卫星。这样系统将可以在没有GPS信号的情况下独立运作。

QZSS和定位扩增

QZSS可在两方面增强全球定位系统的性能：可用性，增进GPS信号的可用性；其次为性能改善，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信号兼容，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次米级性能增强信号，提供测距校正数据。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性能。另外，通过故障监测和系统健康数据的通报，提高了可靠度。QZSS还提供用户其他辅助数据，改善GPS信号截取。
依据原本的项目，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 的计时和远程同步

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性能，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。