□作者: 廖春發
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歐洲全球導航衛星計劃,又稱伽利略計劃,是歐盟為打破美國GPS在全球的壟斷地位而與歐空局聯合研制的民用導航衛星系統。該系統是一個開放的系統,能與GPS完全兼容,但獨家運作,彼此互為備份,互為可操作性。
伽利略計劃經過2年的系統方案論證後于2001年4月進入為期4年的“設計、研發和在軌驗證階段”。這個階段主要由歐空局組織實施。如果一切順利,2007∼2008年將進入星座部署階段,2008年以後將由一家公私合營的企業長期運營。原計劃耗資32億歐元建成,現在估計需要約40億歐元,而且工程可能延期到2010年才能完工。
伽利略系統由分布在3個軌道面上的30顆衛星組成,每個軌道面上均勻配置10顆衛星,軌道高度23616千米,傾角56度,運行周期14小時04分。全系統由空間段、地面段和用戶段組成。
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伽利略計劃星座圖 |
伽利略衛星 |
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伽利略衛星在廠房中 |
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GPS星座圖 |
GPS衛星 |
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南極考察隊使用GPS |
野外使用GPS |
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車載GPS |
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GPS在戰爭中大顯神威 |
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目前伽利略工業集團正在研發在軌驗證所用的衛星。首顆衛星將于2005年下半年發射,緊接著還將發射另外3顆衛星,構成由空間、地面和用戶設備段組成的在軌驗證系統,以檢驗和測試全系統的整體體系結構及其性能指標是否滿足設計要求,然後依據在軌驗證的結果,改進、定型並批量生產部署階段所需衛星。
伽利略、GPS大比拼
伽利略全球導航衛星系統與美國GPS系統從導航原理、所用頻段到系統組成都大同小異,幾乎是GPS的翻版。二者的差異主要有如下幾點︰
•發展戰略與目標不同
歐洲發展伽利略系統是為未來歐盟在戰略上的獨立性和產業上的經濟利益,其主要目標是車輛導航與監控。
衛星導航系統如同鐵路、電信、機場和港口一樣,是一種重要的國家基礎設施,它所發送的信息可為陸海空天的無數軍用、民用和商業用戶提供動態或靜態的精確三維位置、速度和時間,用途十分廣泛。歐盟發表的研究報告認為,如果歐洲在如此重要的戰略性基礎設施上長期依賴美國,將會影響其政治、經濟、外交和軍火出口等許多領域上的獨立自主性。此外,全球衛星導航產業在未來15∼20年將形成數千億美元的市場規模,而美國GPS長期壟斷全球的格局是歐洲人不能接受的。歐洲必須打破壟斷,並在這一巨大市場上佔有較大份額,獲取較大的經濟利益。更重要的是,歐洲人決不能把全歐數千萬輛汽車衛星導航的未來命運掌握在美國人手里。
美國發展GPS的主要目的是為軍事服務,其次才是民用,其發展戰略是在重要的軍用與民用領域獨霸全球,技術上遙遙領先,推行美國GPS標準佔領和壟斷全球市場。因此,盡管美國軍方也非常重視改善GPS的民用信號,以增強其競爭能力,但未來的第三代GPS將按導航戰的理念,增強GPS的抗干擾能力。這種導航戰的概念主要包含如下三層內涵,即在危機和戰爭期間,保護美國及其盟友安全使用GPS,采取的重要措施是抗干擾和反欺騙;阻斷敵方使用衛星導航信號,采取局部干擾或故意降低導航定位精度等;保護戰區之外的GPS民用用戶不受干擾的影響,照常使用GPS。
•投資、運作和管理模式不同
伽利略系統是世界上第一個允許非歐洲國家加盟的民用導航衛星系統。它由歐盟和歐空局策劃和組織實施,歐洲各國政府和企業分攤建設費用,中國、印度和以色列參與,采用公私伙伴關系的商業運作模式共同運營和管理的衛星系統。但該系統所發送的公共特許服務(PRS)信號也可用于軍事目的。而美國GPS是由政府全額投資、軍方嚴格控制的軍民兩用系統。
•既合作又競爭,既兼容又獨立
根據歐美雙方2004年6月達成的有關伽利略與GPS兩大系統合作協議,美國未來的第三代GPS民用信號將與歐洲伽利略系統采用相同的信號結構。這意味著兩大系統將實現全面兼容,不但可以互相利用,而且歐美民用導航接收機也將采用相同的標準。屆時,兩大系統既是彼此互不干擾的獨立系統,也是相互兼容的備份系統。全球民用用戶將能同時從兩大系統共約60顆衛星中更快地捕獲到更多衛星信號,導航定位精度優于10米。但在危機或戰爭時期,歐盟允許美國對伽利略系統的信號實施局部干擾,以阻止敵方使用衛星導航信息。
伽利略系統打破了美國在衛星導航領域獨霸全球的壟斷局面,預計歐美將在全球市場展開激烈競爭。
•星座配置和入軌方式不同
軌道面︰伽利略星座由3個軌道面組成,GPS星座由6個軌道面組成。
軌道高度︰伽利略星座軌道高度為23616千米,GPS星座軌道高度約為20000千米。
傾角︰伽利略星座每個軌道面的傾角為56°,GPS星座為65°。
入軌方式︰伽利略衛星每顆重約700千克,用阿里安5火箭一箭8星或聯盟火箭一箭雙星直接送入預定軌道;GPS衛星重約2032千克,用德爾它火箭一箭單星發射,由星上固體火箭發動機間接送入預定軌道。