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伽利略卫星导航系统

伽利略卫星导航系统(英文名称:Galileo Satellite Navigation System),是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,该计划于1999年2月由欧洲委员会公布,欧洲委员会和欧洲航天局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。2014年8月,伽利略全球卫星导航系统第二批一颗卫星成功发射升空,太空中已有的6颗正式的伽利略系统卫星,可以组成网络,初步发挥地面精确定位的功能。

中文名称伽利略卫星导航系统英文名称Galileo Satellite Navigation System
研制国家欧盟

研制背景

目前全世界使用的导航定位系统主要是美国的GPS全球定位系统,欧洲人认为这并不安全。为了建立欧洲自己控制的民用全球卫星导航系统,欧洲人决定实施伽利略计划。

欧盟于1999年首次提出伽利略系统的构建计划,其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖,打破其垄断。经过多方论证后,于2002年3月正式启动。系统建成的最初目标是2008年,但由于技术等问题,延长到了2011年。2010年初,欧盟委员会再次宣布,伽利略系统将推迟到2014年投入运营。

然而,由于政治、技术、资金等原因,加之欧盟各成员国存在分歧,伽利略计划一再推迟。目前,伽利略系统仅有几颗导航实验卫星,远远落后于中国的北斗卫星导航系统

设计方案

1999年欧洲委员会的报告对伽利略系统提出了两种星座选择方案:

一是21+6方案,采用21颗中高轨道卫星加6颗地球同步轨道卫星。这种方案能基本满足欧洲的需求,但还要与美国的GPS系统和本地的差分增强系统相结合。

二是36+9方案,采用36颗中高轨道卫星和9颗地球同步轨道卫星或只采用36颗中高轨道卫星。这一方案可在不依赖GPS系统的条件下满足欧洲的全部需求。该系统的地面部分将由正在实的欧洲监控系统、轨道测控系统、时间同步系统和系统管理中心组成。

为了降低全系统的投资,上述两个方案都没有被采用,其最终方案是:系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。每次发射将会把5或6颗卫星同时送入轨道。

研制进程

一、定义阶段(1999-2000)

该阶段已在2001年宣告结束。

二、开发阶段(2001-2005)

该阶段称为开发和在轨验证阶段,正在进行,主要工作有:汇总任务需求;开发2-4个卫星和地面部分;系统在轨验证。

三、部署阶段(2006-2007)

进行卫星的发射布网,地面站的架设,系统的整体联调。

四、运营阶段(2008- )商业营运阶段

提供增值服务,资方获得收益。

计划几度推迟 遥遥无期 

然而,计划总赶不上变化。欧盟内部对于伽利略卫星导航计划的各种分歧,再加上技术、经济等要求,导致伽利略计划一再推迟。截止目前,伽利略计划仅开始进入第三个阶段,也就是部署阶段。伽利略系统的全部建成,仍然遥遥无期。

宣称的优势

伽利略卫星导航系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统,在2008年投入运行后,全球的用户将使用多制式的接收机,获得更多的导航定位卫星的信号,将无形中极大地提高导航定位的精度,这是伽利略计划给用户带来的直接好处。另外,由于全球将出现多套全球导航定位系统,从市场的发展来看,将会出现GPS系统与伽利略卫星导航系统竞争的局面,竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。世界上多套全球导航定位系统并存,相互之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证。

伽利略计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统,提供高精度,高可靠性的定位服务,实现完全非军方控制、管理,可以进行覆盖全球的导航和定位功能。伽利略卫星导航系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作,任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。

伽利略卫星导航系统可以发送实时的高精度定位信息,这是现有的卫星导航系统所没有的,同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务,如果失败也能在几秒钟内通知客户。与美国的GPS相比,伽利略系统更先进,也更可靠。美国GPS向别国提供的卫星信号,只能发现地面大约10米长的物体,而“伽利略”的卫星则能发现1米长的目标。

欧洲宣称,美国GPS的定位精度只有10米,而伽利略卫星导航系统的定位精度为1米,远高于美国GPS系统。形象的说,GPS系统只能找到街道,而伽利略系统则可找到家门。然而,伽利略卫星导航系统的建成遥遥无期,而美国也在对GPS系统进行升级换代,提高定位精度,再加上中国北斗卫星定位系统也将于2020年完成全球组网,欧洲所宣称的定位精度优势将荡然无存。

国际参与

中国于2003年9月加入“伽利略计划”,并将在往后几年间投资2.3亿欧元。

2004年7月,以色列与欧盟签订协议,成为“伽利略计划”的合作伙伴。

2005年6月3日,欧盟与乌克兰草签了一份协议,让乌克兰加入“伽利略计划”。

9月7日,印度也与欧盟签约,加入“伽利略计划”,参与建设基于欧洲地球同步卫星导航增强服务系统 (EGNOS) 的区域增强系统。

2006年9月9日,韩国同欧盟签订了有关韩国参与伽利略计划的协定。

2006年12月12日,欧盟与摩洛哥签署了伽利略计划的合作协议。

除此之外,不少国家如阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、智利、日本、马来西亚、墨西哥、挪威、巴基斯坦、俄罗斯等,也有可能加入“伽利略计划”。

中国参与

蜜月期(2003年-2004年)中欧优势互补,反对单极世界

2003年的欧洲,处处弥漫着反美反战情绪。美国执意执行单边主义外交政策,不顾国际社会反对,悍然发动伊拉克战争,欧洲人感受到了“单极世界”引起的潜在危险。时任法国总统希拉克,主张建立“多极化世界”,他的呼声得到时任德国总理施罗德的坚决支持。在这样的背景下,欧盟决定把中国纳入欧盟2002年就已启动的伽利略计划中,中国成为第一个非欧盟的参与国。消息传开,震惊美国。

一直以来,美国的全球卫星定位系统GPS在民用导航领域独步天下,即便同时代有俄罗斯的格洛纳斯系统与之竞争,但“格洛纳斯”年久失修,导航卫星残缺不全,早已淡出国际市场,根本不具备与GPS一比高下的能力。欧盟发起的“伽利略”全球卫星导航计划,被认为是结束美国“独霸”局面的最有力挑战。按设计,“伽利略”将一共由30颗“中轨道”和“静轨道”导航卫星覆盖全球,其定位精度超过了GPS,在兼容性和精确度等设计方面也优于GPS。为了打破GPS的垄断地位,“伽利略”的“公共管理服务”系统拟使用的频率故意选择了与美国GPS相近的频率,这样的安排有可能冲淡GPS的频道效果,令美国人坐立不安。

早在几年前,中国在区域卫星导航和定位系统上已有长足发展,2000年相继发射了两颗静地轨道的导航实验卫星,2003年4月又发射了第三颗静轨道卫星,基本形成了覆盖全中国的区域导航和定位系统,这一系统被称为“北斗一号”。

当时的北斗系统尚属实验开发阶段,其技术参数落后于GPS,也落后于2002年欧盟决定启动的伽利略卫星导航系统,而且更重要的一点是,“北斗一号”只属于区域性导航系统,其商用价值并不高。在这样背景下,欧洲人主动“邀请”中方加入全球卫星导航系统,中方欣然受之,双方一拍即合。

欧洲把中国纳入,不仅使欧洲一些国家的领导人赚足了政治资本,也使“伽利略”计划捉襟见肘的财政状况得到极大缓解,更给伽利略卫星导航系统进入中国诱人的市场打下了基础。2003年底,在中方实际完成了区域导航系统“北斗一号”之后,中欧草签合作协议。2004年中欧正式签署技术合作协议,中方承诺投入2.3亿欧元的巨额资金,第一笔7000万欧元的款项很快就打到欧方账户上。

中国与欧盟合作,既有战略利益也有实际的好处。有人评论,中欧在高端技术上的合作,实质上打破了美国主导的欧洲对华武器禁运,也相当于废弃了针对中国这样特定国家的欧美武器贸易条例(ITAR),为最终从法律层面解除对华武器禁运撕开了一个口子。由于卫星导航在现代战争中扮演越来越重大的角色,美国甚至扬言,美国如感觉受到威胁,则有权击毁“伽利略”卫星。

转折期(2005年-2007年)欧洲政治转向,联美排挤中国

2005年,伽利略卫星导航系统首颗中轨道实验卫星“GLOVE-A”搭乘俄罗斯联盟号运载火箭顺利升空。虽然这只是一颗实验性卫星,并非是要最终布置的30颗导航卫星之一,但“GLOVE-A”的发射,标志着欧盟“伽利略”计划从设计向运转方向转变。

然而,进入2005年,欧洲政治开始转向,之前“亲华”的德国总理施罗德黯然退隐,由来自右翼政党的亲美政治家默克尔担任德国新总理,而法国也进入了领导人交替的时代,希拉克的影响力逐渐下降,亲美政治人物尼古拉·萨科齐于2007年开始担任法国总统。

亲美政治人物纷纷上台,给欧盟致力于建立“多极世界”的愿望变得暗淡,欧洲迅速向美国靠拢。在这样的背景下,欧洲航天局与美国“修好”,同意修正之前拟定的与美国GPS相近的发射频率,以便投入使用后产生信号冲突的可能性降至最低限度。但这样的技术重新修正,却花掉了预算之外的一大笔钱。作为回报,美国同意在技术上支持“伽利略”的开发。

恰恰在这个时候开始,欧盟为“伽利略”计划的财政和利益分配吵成一团。也是从这个时候开始,欧盟开始排挤中国。

眼看着投入巨额资金,却得不到与之相称的对待,甚至待遇还低于没有投入一分一厘的其他非欧盟国家,如印度等国,令中国大为不满。中国不但进不到“伽利略”计划的决策机构,甚至在技术合作开发上也被欧洲航天局故意设置的障碍所阻挡,中方除了挂得一个参与人的“好名声”之外,其他一无所得,反而要担负巨额资金投入,这样的“结局”令中方十分不满。

在此背景下,中国开始把注意力转移到沉寂数年的“北斗”系统上。2007年发射的第四颗“北斗一号”导航卫星,替换了退役的卫星,“北斗”系统开始激活。到2007年底,中国成功发射了第一颗中轨道导航系统,标志着“北斗”系统在技术和规划上的重大突破。

本来中国诚心与欧盟合作,一开始就定位北斗系统为区域导航系统,给“伽利略”计划留下了毫无保留的施展空间。但是,事与愿违,欧方“骨子里”并没有放弃轻视中国、压制中国的心态,合作不到几年,短暂的“蜜月期”一过,中欧双方就合作开发问题常生冲突,中国抽身离去,留下为经费吵成一团的欧盟各国。

竞争期(2008年-2009年)“北斗”横空出世,技压“欧系”卫星

由于实质参与欧洲伽利略卫星导航系统受挫,中国决定“单干”。2006年11月,中国对外宣布,将在今后几年内发射导航卫星,开发自己的全球卫星导航和定位系统,到2007年底,有关覆盖全球的“北斗二号”系统计划已经浮出水面。

此时,欧盟还在内耗中没有脱开身。直到2008年4月27日,伽利略卫星导航系统的第二颗实验卫星才升空,此时距上次发射已经有差不多四年时间,这样的进度,比最初的计划推迟了整整五年。

“北斗二号”横空出世,不仅使欧洲“伽利略”系统准备与美国GPS一争高下的愿望大打折扣,也冲淡了“伽利略”未来的市场前景。“北斗二号”在技术上比伽利略卫星导航系统更先进,定位精度甚至达到0.5米级,令欧洲人深受震撼。另一方面,之前“伽利略”计划的推出,刺激了美国和俄罗斯加快技术更新,新一代GPS和新一代“格洛纳斯”的定位精度等技术指标均很快反超“伽利略”,伽利略卫星导航系统逐渐丧失了技术相对领先的优势。为转变被动局面,欧洲人别无他法,只有增加财政投入,而此时欧洲航天局为了排挤中国,已经以法律形式规定所有开发资金均来源于欧盟公共资金,这就意味着,要想增大投入,还得在内部无休止地“吵”下去。

欧洲人开始酸溜溜地说,中国“北斗二号”的技术“偷窃”自欧盟“伽利略”计划,这样的无聊之辞已经成为欧洲人自大自负又一例证。出于战略的需要,中国并没有完全放弃与欧盟“伽利略”计划的合作,但这已经不能阻挡中国推出自主全球导航系统的步伐。

按照国际电信联盟通用的程序,中国已经向该组织通报了准备使用的卫星发射频率,这一频率正好是欧洲“伽利略”系统准备用于“公共管理服务”的频率。

频道是稀有资源。占得先机的美国和俄罗斯分别拥有最好的使用频率,中国所看中的频率被认为是美国和俄罗斯之后的“次优”频率。

按照“谁先使用谁先得”的国际法原则,中国和欧盟成了此频率的竞争者。然而,中国将在2009年发射三颗“北斗二代”卫星,正式启用该频率,而欧盟连预定的三颗实验卫星都没有射齐,注定要在这场“出乎意料”的竞赛中败下阵来,从而失去对频率的所有权。

中欧围绕“伽利略”开发的曲折过程生动地证明,中欧只有真诚合作,平等相待,才能给双方都带来长远利益。欧洲如不放弃自负自大的心态,继续歧视和压制中国,那么,最后受损失的还是欧洲自己。

伽利略卫星导航系统
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最新更新:2015-07-08 20:30
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