伽利略卫星定位系统

伽利略定位系统简介　　伽利略定位系统(Galileo Positioning System),是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统,有“欧洲版GPS”之称,也是继美国现有的“全球定位系统” (GPS) 及俄罗斯的GLONASS系统外,第三个可供民用的定位系统,预计会于2010年开始运作。
　　建造此系统的目的有以下几点:
　　·为用户提供更准确的数据
　　·加强对高纬度地区的覆盖,包括挪威、瑞典等地区。
　　·减低对现有GPS系统的依赖,尤其是在战争发生时。
　　“伽利略”计划是一种中高度圆轨道卫星定位方案。“伽利略”卫星导航定位系统的建立将于2007年底之前完成,2008年投入使用,总共发射30颗卫星,其中27颗卫星为工作卫星,3颗为候补卫星。卫星高度为24126公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。该系统除了30颗中高度圆轨道卫星外,还有2个地面控制中心。
　　“伽利略”系统将为欧盟成员国和中国的公路、铁路、空中和海洋运输甚至徒步旅行者有保障地提供精度为1米的定位导航服务,从而也将打破美国独霸全球卫星导航系统的格局。按计划,首批两枚实验卫星将于2005年末和2006年发射升空。历史　　2003年5月26日,欧盟及欧洲航天局通过了伽利略计划的第一部分,包括于1999年从法国、德国、意大利及英国四国各自提出的不同概念中,经四国的工程师将之整合而成的共同概念设计。该系统主要是供民用,与设计作军事用途的GPS系统不同,因美国保留可限制GPS的信号强度、准确度,以及把整组系统关闭的权力,因此当美国介入某场重大战争,民间有可能无法使用GPS。还有,美国政府是于2000年才开始放宽民间使用GPS系统的限制。理论上,欧洲的伽利略系统是不会把系统资源全部抽起作军事用途,并会提供比GPS更准确的结果,到系统完工开放时,将会开放予全球的军民共同使用。
　　欧洲委员会在为系统的下一部分作安全注资时遇上了麻烦,当时一些欧洲国家出现经济衰退,在注资时也格外小心。在九一一事件发生之后,美国政府大力反对欧盟的伽利略计划,扬言当美国采取军事行动时,欧盟的伽利略系统只会令GPS系统的“开关掣”形同虚设。至2002年1月17日,伽利略计划一名发言人表示在美国的压力下,使伽利略计划“接近死亡”。
　　几个月后,事件出现戏剧性转变,美国政府对“伽利略计划”态度开始心软,而欧盟成员国认为它们也应拥有自己的定位及计时系统,至2002年底,计划获得不少成员国的认同及支持,也因此出现了过度注资,成为了欧洲航天局要面对的新难题,就是如何去减低成员国的注资。
　　2003年3月20日,美国联同另外三个国家开始进攻伊拉克,使得欧盟加速去研发一组不受美国控制的定位系统。
　　欧盟及欧洲航天局于2002年3月接受了计划的注资,并在2003年5月26日作总结报告,至2005年年底,其资金为11亿欧元。该系统将使用30颗人造卫星,会于2006年至2010年间陆续发射升空,并将于2010年供民间使用。系统的总耗资将达30亿欧元,包括在地球上的控制中心等内部架构,它们将会于2006年至2007年间建造。所需资金当中,将有近三分之二是来自私营公司及投资者,其余三分一将由欧盟及欧洲航天局拨出。在系统开放使用时,使用支援伽利略的接收装置将可使用,另外系统将提供收费的增值服务,包括免费服务没有的加密数据、准确度及带宽更高。
　　2004年6月,欧盟通过系统使用频率的标准,将采用美国的“二进制偏置载频1.1”标准,使欧美双方军力均可互相拦截对方系统的信号,从而无需把整组系统关掉。
　　2005年12月28日,格林尼治时间清晨5点19分,“伽利略”系统的首颗实验卫星“GIOVE-A”由俄罗斯“联盟-FG”火箭从哈萨克斯坦的拜科努尔航天中心发射升空。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。[2]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」。“伽利略”定位系统的优势　　“伽利略”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”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”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”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。一位军事专家形象地比喻说,GPS系统,只能找到街道,而“伽利略”则可找到家门。中国参与“伽利略”计划　　目前全世界使用的导航定位系统主要是美国的GPS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导航定位系统,欧洲人决定实施“伽利略”计划。2003年9月18日,欧盟和中国草签了中国参与“伽利略”计划的协议。2004年10月9日,双方又签署了此项目的技术合作协议;因而引发美国媒体发出美国可能击毁“伽利略”卫星的报道。可见,此项目不但具有极高经济价值,也深具政治和军事战略意义。
　　参与“伽利略”计划是迄今为止我国与欧洲最大的合作计划。全球导航定位系统的应用十分广泛,从经济建设、国防建设等各方面来考虑,我国都应该建立自己的全球导航定位系统。比如,将来我们建立起全国的车辆定位系统后,如果我们没有其他导航定位系统而只依靠GPS系统,那么一旦出现意外情况,将使整个交通系统瘫痪。“伽利略”计划总值36亿欧元,2004年10月9日,中欧伽利略计划技术合作协议在北京正式签署,中国将投入2亿欧元参与“伽利略计划”,约5%。据悉,中国是正式加入“伽利略计划”的第一个非欧盟国家,这标志着我国航天事业在国际合作领域迈出走向欧洲化的第一大步。
　　伽利略计划的实施,将结束美国GPS在世界上的垄断局面。据了解,从现在到2005年,伽利略计划将完成卫星和地面组成设备的研发和仿真测试工作;在2006年至2008年,将发射卫星,并进行地面台站的安装调试。2008年,伽利略全球卫星定位导航系统将正式投入商业运行。
　　伽利略卫星导航系统特许经营说明会,日前在京举行。本次会议的主要目的是向中国各界全面推介伽利略系统特许运营的概念,为伽利略系统在中国的运营准备条件。包括欧洲伽利略联合执行体、国家遥感中心、中国伽利略卫星导航有限公司,以及由Alca-tel和EADS在内的欧洲7家集团组成的全球伽利略系统特许运营商(GOC)参加了会议。中国政府相关部委、中外工业界、科技界、金融界等相关企事业单位,也派代表出席了说明会。系统概述　　卫星
　　·数量: 30颗
　　·离地面高度: 23,222公里 (MEO)
　　·三条轨道,56°倾角 (每条轨道将有九颗卫星运作,最后一颗作后备)
　　·卫星寿命: 12年以上
　　·卫星重量: 每颗675公斤
　　·卫星长阔高: 2.7m x 1.2m x 1.1m
　　·太阳能集光板阔度: 18.7m
　　·太阳能集光板功率: 1500W
　　服务
　　伽利略全球导航系统提供的服务范围可分为六个部分:
　　公开服务 (Open Service)
　　这个部分的服务免费提供使用者定位、导航及标准时间等讯息,主要的对象是一般大众,例如,一般汽车的导航系统、用行动电话来定位、或提供收讯者在特定地点的国际标准时间测定 (UTC)。
　　商业服务 (Commercial Service)
　　这个部分主要是一般公开服务项目中所提供的额外服务,例如,在公开服务部分的讯号中额外传输已锁码的资料、在E6以PRS讯号替代公开服务讯号来精确定位、或用以支援伽利略全球导航系统与无线通讯网路之整合的航空讯号等。
　　生命安全服务 (Safety-Of-Life Service)
　　这个部分乃只应用于交通运输、引导船只入港、铁路运输管制、进阶的交通管制及自动化等。
　　公共规范的服务 (Public Regulated Service)
　　这部分系指在欧盟会员国政府所规范之与国家安全、治安、警政、法律施行、紧急救助;迫切性的能源、运输及通讯应用;或与欧洲利益息息相关的经济或工业活动。
　　由地区性单位提供之卫星导航服务 (Navigation Services to be provided by Local components)
　　地区性单位的数量多寡视使用者、市场需求、公共部门及财务状况来决定,地区性单位的作用在于,它可以提供单一频道使用者不同的校正以使定位的误差保持在一公尺以内、且可以透过与地区性单位共同开发的TCAR( Three-Carrier Ambiguity Resolution)技术让使用者定位的误差低于十公尺;透过UMTS辅助之定位则适用于山区或室内等通讯不佳地区。
　　搜寻与救援服务
　　伽利略卫星导航系统的救援功能基本上与目前国际通用之COSPAS-SARSAT系统的原则相同,但改善许多。COSPAS-SARSAT系统由美国、加拿大、法国及俄国联合创立,目前许多国家都有自己的资料处理站,这个系统包括四个以上低轨道卫星与三个以上的geostationary 卫星,这些卫星会接收来自海上与空中发出的求救讯号,予以定位之后,卫星会继续将讯号传到资料处理中心,资料处理中心再将消息传达给与救难搜寻相关的联络中心。

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