□作者: 廖春发
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欧洲全球导航卫星计划,又称伽利略计划,是欧盟为打破美国GPS在全球的垄断地位而与欧空局联合研制的民用导航卫星系统。该系统是一个开放的系统,能与GPS完全兼容,但独家运作,彼此互为备份,互为可操作性。
伽利略计划经过2年的系统方案论证后于2001年4月进入为期4年的“设计、研发和在轨验证阶段”。这个阶段主要由欧空局组织实施。如果一切顺利,2007~2008年将进入星座部署阶段,2008年以后将由一家公私合营的企业长期运营。原计划耗资32亿欧元建成,现在估计需要约40亿欧元,而且工程可能延期到2010年才能完工。
伽利略系统由分布在3个轨道面上的30颗卫星组成,每个轨道面上均匀配置10颗卫星,轨道高度23616千米,倾角56度,运行周期14小时04分。全系统由空间段、地面段和用户段组成。
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伽利略计划星座图 |
伽利略卫星 |
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伽利略卫星在厂房中 |
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GPS星座图 |
GPS卫星 |
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南极考察队使用GPS |
野外使用GPS |
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车载GPS |
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GPS在战争中大显神威 |
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目前伽利略工业集团正在研发在轨验证所用的卫星。首颗卫星将于2005年下半年发射,紧接着还将发射另外3颗卫星,构成由空间、地面和用户设备段组成的在轨验证系统,以检验和测试全系统的整体体系结构及其性能指标是否满足设计要求,然后依据在轨验证的结果,改进、定型并批量生产部署阶段所需卫星。
伽利略、GPS大比拼
伽利略全球导航卫星系统与美国GPS系统从导航原理、所用频段到系统组成都大同小异,几乎是GPS的翻版。二者的差异主要有如下几点:
·发展战略与目标不同
欧洲发展伽利略系统是为未来欧盟在战略上的独立性和产业上的经济利益,其主要目标是车辆导航与监控。
卫星导航系统如同铁路、电信、机场和港口一样,是一种重要的国家基础设施,它所发送的信息可为陆海空天的无数军用、民用和商业用户提供动态或静态的精确三维位置、速度和时间,用途十分广泛。欧盟发表的研究报告认为,如果欧洲在如此重要的战略性基础设施上长期依赖美国,将会影响其政治、经济、外交和军火出口等许多领域上的独立自主性。此外,全球卫星导航产业在未来15~20年将形成数千亿美元的市场规模,而美国GPS长期垄断全球的格局是欧洲人不能接受的。欧洲必须打破垄断,并在这一巨大市场上占有较大份额,获取较大的经济利益。更重要的是,欧洲人决不能把全欧数千万辆汽车卫星导航的未来命运掌握在美国人手里。
美国发展GPS的主要目的是为军事服务,其次才是民用,其发展战略是在重要的军用与民用领域独霸全球,技术上遥遥领先,推行美国GPS标准占领和垄断全球市场。因此,尽管美国军方也非常重视改善GPS的民用信号,以增强其竞争能力,但未来的第三代GPS将按导航战的理念,增强GPS的抗干扰能力。这种导航战的概念主要包含如下三层内涵,即在危机和战争期间,保护美国及其盟友安全使用GPS,采取的重要措施是抗干扰和反欺骗;阻断敌方使用卫星导航信号,采取局部干扰或故意降低导航定位精度等;保护战区之外的GPS民用用户不受干扰的影响,照常使用GPS。
·投资、运作和管理模式不同
伽利略系统是世界上第一个允许非欧洲国家加盟的民用导航卫星系统。它由欧盟和欧空局策划和组织实施,欧洲各国政府和企业分摊建设费用,中国、印度和以色列参与,采用公私伙伴关系的商业运作模式共同运营和管理的卫星系统。但该系统所发送的公共特许服务(PRS)信号也可用于军事目的。而美国GPS是由政府全额投资、军方严格控制的军民两用系统。
·既合作又竞争,既兼容又独立
根据欧美双方2004年6月达成的有关伽利略与GPS两大系统合作协议,美国未来的第三代GPS民用信号将与欧洲伽利略系统采用相同的信号结构。这意味着两大系统将实现全面兼容,不但可以互相利用,而且欧美民用导航接收机也将采用相同的标准。届时,两大系统既是彼此互不干扰的独立系统,也是相互兼容的备份系统。全球民用用户将能同时从两大系统共约60颗卫星中更快地捕获到更多卫星信号,导航定位精度优于10米。但在危机或战争时期,欧盟允许美国对伽利略系统的信号实施局部干扰,以阻止敌方使用卫星导航信息。
伽利略系统打破了美国在卫星导航领域独霸全球的垄断局面,预计欧美将在全球市场展开激烈竞争。
·星座配置和入轨方式不同
轨道面:伽利略星座由3个轨道面组成,GPS星座由6个轨道面组成。
轨道高度:伽利略星座轨道高度为23616千米,GPS星座轨道高度约为20000千米。
倾角:伽利略星座每个轨道面的倾角为56°,GPS星座为65°。
入轨方式:伽利略卫星每颗重约700千克,用阿里安5火箭一箭8星或联盟火箭一箭双星直接送入预定轨道;GPS卫星重约2032千克,用德尔它火箭一箭单星发射,由星上固体火箭发动机间接送入预定轨道。