架構中的全新歐洲全 球 衛 星 定 位 系 統

轉載出處-新華網
http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/st/2004-10/14/content_2088294.htm

當賓士的車輛行駛在車流熙攘的高速公路上時，司機啟動自動駕駛系統，就可悠然自得地讀書看報。車輛能自動與前車保持距離，自動剎車或超車，自動駕駛系統能夠精確到釐米。在不打攪車內乘客讀書看報的情況下，它能自動選擇一條能避免堵塞的道路前進。到達目的地後它會自動報告：“您已到達。”這些聽起來猶如神話，其實它都依賴於來自太空的信號。這種高度精確的太空信號就是由比GPS更先進的歐洲“伽利略”衛星導航系統提供的。

GPS難言之隱

冷戰後，美、俄圍繞太空權的鬥爭展開了激烈的角逐，美國的GPS（即美國全球定位系統的簡稱）問世後，俄羅斯的Glonass也緊隨其後。這兩種系統都能夠操縱普通導彈和巡航導彈準確的擊中目標。但由於Glonass資金長期短缺，導致Glonass只剩下個軀幹，只有GPS衛星導航系統一花獨秀，處於壟斷地位，“一統江山”。

GPS在近期幾場局部戰爭中可謂出盡了風頭。海灣戰爭中，美軍首次應用，戰爭中它以精確制導“千里穿楊”，令世界為之動容。10多年來GPS全球定位系統一直運轉，從定位救險，到實施精確打擊，又導演出一幕幕精彩的人間悲喜劇。

GPS雖有“一統江山”的本領，但同任何高技術裝備都有優勢和缺陷兩個方面一樣，它同樣存在自己的“死穴”、“盲點”———即干擾與抗干擾問題。因為一般情況下，從衛星反饋到地面的GPS信號很小（一般為—160DBW），如果對方採取瞄準式干擾、阻塞式干擾或欺騙式干擾，都會使GPS接收機無法正常工作，從而使其定位、導航精度降低或產生誤導，這就如同“摘”去了艦隊、機群、各種導彈的“眼睛”。如對方仿製併發射一組大功率的GPS衛星，交替經過上空，並模倣其頻率密碼，就使其接收到若干不準確信號和錯誤信號，從而使其失去指揮控制。或對方以裝有模倣GPS信號發生裝置的飛機，不定時地在其上空飛行。因飛機高度低於衛星，其信號比衛星大得多，干擾能力強，也可以干擾其對GPS信號的接收，達到不能準確定位的目的。美國防部很早就認識到GPS制導武器的潛在危險，因此一直在從事GPS制導抗干擾技術的研究，但都收效甚微。因此，GPS接收機綜合抗干擾能力，已成為GPS生存發展的重要一環。

“伽利略”技高一籌

“伽利略”有許多新本領，戴姆勒-克萊斯勒研究和科技中心的克裏斯托·威爾遜公開承諾：“精確性和安全性對‘伽利略’衛星導航系統來說將不是問題，我們的定位要精確到釐米。”與GPS相比，這兩種系統之間存在巨大的差異。“伽利略”確定地面位置或近地空間位置要比GPS精確10倍。如GPS只能找到街道，而“伽利略”系統則能找到車庫門。

與GPS不同，“伽利略”衛星導航系統用兩種頻段工作。在地面上甚至會有3種信號：一是免費使用信號；二是加密且需要交費使用的信號；三是加密且需要滿足更高安全要求的信號（如飛機導航）。如果使用“伽利略”系統，飛機能在任何機場降落，而不必考慮機場的技術設施如何。火車能在沒有駕駛員的情況下高密度行駛。輪船即使在大霧中也能安全航行。如果衛星失靈，那麼它在幾秒鐘之內就能發出警報。

GPS的其他缺點，在“伽利略”系統中也不會出現。配備GPS導航儀器的步行者、登山者或山地車騎手往往會走些彎路，因為山崖和高樓會使信號失真。“伽利略”系統將把已經免費使用的信號的精確度從15米精確至6米。如果想得到更精確的信號，就必須訂購加密信號。如果“伽利略”衛星導航系統擴建完畢，甚至能確定處於緊急狀況的房間的位置。

“伽利略”令美國人不安

伽利略的研製並不完全在於歐洲要趕上美國，它的誕生的確也是事態所逼。遠的不說，就以近年發生的危機和戰爭為例，每每到了這種時刻，美國方面操縱GPS的機構便做出決定，為了保證和加強GPS的軍事用途，暫時關閉它的民用性能，比如關閉高速公路和電話手機對GPS信號的接收。好比魚和熊掌不可兼得，到了危機時刻，軍用與民用的分離是一種忍痛割愛的決定。但它是必須的。一個作戰軍人或作戰小組靠GPS在劃定方位，製訂下一步前進路線。GPS可以告訴野外作戰人員正處於哪一位置。目前，在阿富汗執行任務的士兵若是沒有GPS，光靠地圖的話，面臨的困難和危險就要比現在大得多。這套定位系統是現代軍事裝備中不可或缺的一個組成部分。

美國人的雄心壯志不止於此。他們希望能夠擴大GPS的用途，借助GPS的導航功能，提高智慧導彈和智慧炸彈的投放準確率，讓軍事轟炸精確程度不差打擊目標數米。為了達到這一目的，美國需要得到新的導航頻率，而這一頻率目前已被歐洲人為開發伽利略而佔據。令美國人感到不安的還有，同GPS相比，伽利略防干擾性更強，定位準確性更高：它為物件定位的精確度為1米，而目前GPS的精確度卻為20米。

“伽利略”前景廣闊

圍繞爭奪太空統治權的戰鬥正在拉開帷幕。歐盟開發的衛星導航系統，打破了GPS“一統江山”的局面。“伽利略”衛星導航技術的出現，使“山姆大叔”吃驚不小，因為他們歷經多年艱辛創立的GPS，在“伽利略”面前如同“小巫見大巫”。毫無疑問，美國、歐盟和俄羅斯是爭奪衛星導航未來統治權的三位主角。

“伽利略”有著廣闊的發展前景，它營運後，不僅廣泛地用於軍事領域，精確的操縱汽車、飛機、輪船和火車的運行，而且還廣泛地用於民事領域，為其他方面的服務和應用創造14萬個工作崗位。建立和初始運營該衛星導航系統的費用將達到35億歐元，而收入則會達到180億歐元。雖然GPS早就為非軍事用途發送信號，但是美國軍方可以隨時篡改、偽造和關閉信號。科索沃戰爭中，美國人就關閉了信號，造成整個巴爾幹地區都無法收到信號。因為他們擔心塞爾維亞的防空系統利用該信號操控導彈。毗鄰的奧地利受到波及。因此，許多非軍事用戶不敢在對安全有很高要求的領域內（如飛機）使用GPS導航，更加看好“伽利略”衛星導航系統。

歐盟抓住這個有利時機，打算由非軍事工業財團運營的“伽利略”系統來填補民用方面的空缺。由於“伽利略”採用了新技術，在性能上它將高於美、俄的現有定位系統，加之它能與現有的衛星定位系統相容，因此應用前景十分廣闊。預計第一階段計劃在2005年之前試運4顆衛星。第二階段從2006年起將先後發射38顆衛星至運行軌道。該系統將於2008年投入運營。

人們喜愛強調GPS和“伽利略”之間的區別，但事實上，“伽利略”並非只可民用。專家認為，民用還是軍用常常只是一個觀察者的視角問題。如果伽利略系統果真像人們盛讚的那樣精確與可靠，將它用於軍事目的是完全可以想像的。

可以預測，未來的“伽利略”衛星導航將在未來高技術戰爭中擔當起舉足輕重的角色。

■新聞緣起

中國科學技術部和歐盟委員會十月九日下午在北京正式簽署伽利略計劃技術合作協議，中國由此成為參加伽利略計劃的第一個非歐盟成員國，並成為伽利略聯合執行體中與歐盟成員國享有同等權利和義務的一員。這標誌著中國的衛星導航已走上國際合作的道路。

■相關鏈結

“伽利略”由歐盟的戴姆勒—克萊斯勒研究和科技中心研製，系統的基本構成包括星座與地面設施、服務中心、用戶接收機等。我們知道，GPS星座由28顆衛星（4顆為備用星）組成，分佈在6個軌道面內。“伽利略”有30顆衛星組成主系統，衛星採用中等地球軌道，均勻地分佈在高度約為2.4萬公里的3個軌道面上，當汽車自動駕駛系統打開後，在2.4萬公里的上空環繞地球的30顆衛星將操縱汽車運行，另有12顆作為輔助運行，在個別衛星失靈的情況下起替補作用。其實“伽利略”系統的原理和GPS相似，以至於這兩個系統可以相互相容：裝配原子鐘的衛星在精確的軌道上圍繞地球飛行，不斷地發送衛星位置和時間的資訊。接收者可以透過時間信號的延遲和軌道數據，計算出自己的當前位置。