我国民用全球定位系统发展战略

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来源：测绘发展研究中心 作者： 发布时间：2009.12.30

一、 全球卫星定位系统的国内外现状 　　1．美国GPS系统自身的更新 　　美国为了充分利用GPS系统的商业价值，独霸全球的导航定位市场，近年来对GPS系统进行了一系列的更新。首先，从2000年5月2日起，停止实施“SA”政策，并将在GPS卫星L2频率信号上增设C/A码。2005年前，在GPS新型工作卫星Block II F上增设第三频率1176.45MHz，以提高GPS动态和静态定位精度。GPS III计划除了继承GPS更新计划外，重点是放弃现有24颗中高轨道（MEO）卫星星座方案，采用全新的33颗HEO+GEO卫星星座（HEO为高椭圆倾角轨道，GEO为在赤道上空的静止卫星），除采用更稳定的频标和提高信号可靠性等措施外，GPS III卫星将采用新的M码以增强保密和抗干扰功能。GPSIII预计在2015～2020年投入运行，计划将对军用平台提供25年的卫星导航服务。 　　2．欧洲伽利略计划 　　为打破美国全球定位系统独霸天下的局面，开创欧盟空间大地测量和航天事业的新阶段，2002年3月26日，欧盟15个成员国的交通部长在布鲁塞尔决定开始启动伽利略卫星导航定位系统计划。该计划基于如下三点考虑：①政治和军事上。目前的GPS系统在全世界各个领域的广泛应用，使得各国在技术、市场、军事等方面对美国有过多依赖，欧盟要想独立成为多边世界的一极，实现欧洲自主防务，必须打破这种依赖；②技术上。欧盟意识到卫星导航在未来的应用会更加广泛而普及，然而目前这种技术由美国和俄罗斯的军方控制，要想在巨大的市场中为欧洲的高科技产业界创造机会，为他们进入这一市场提供了关键技术的平台必须打破技术垄断，而作为一项基础设施，首先要建立一套卫星导航系统；③安全上。由军方控制的GPS和GLONASS系统，一般用户只能获得定位服务，信号的安全性和连续性都是没有保证的，一旦信号错误或者信号被关闭，对用户造成的影响是难以估计的，有的甚至危及生命安全。 　　Galileo系统并不是重复GPS或者是GLONASS系统，它由民间组织控制，保证服务的连续性和完好性；系统本身提供了比“定位”更多的服务，侧重于导航，卫星的覆盖度更高，定位精度更高（更好的星座设计），提供系统完备性参数和系统错误警告等信息；和GPS、GLONASS系统兼容，为用户提供多样的服务。 　　3．星基增强系统（SBAS） 　　为增强现有GPS和GLONASS系统的导航性能，美国联邦航空局（FAA）、欧洲和日本提出了三种SBAS：WAAS、EGNOS和MSAS系统。这三种SBAS系统的功能大致相同，其特点是：①通过地球静止卫星（GEO）发布包括GPS卫星星历误差改正、卫星钟差改正和电离层改的信息；②通过GEO卫星发播GPS和GEO卫星完整的数据；③GEO卫星的导航载荷发射GPS L1测距信号。这三个系统都正在加紧建设中，WAAS和EGNOS即将全面运行，MSAS将在2005年全面运行。他们建成后，将形成一个全球无缝的导航系统，使用一种GPS导航设备，飞机即可飞遍全球。 　　4．我国“北斗一号”导航定位系统 　　“北斗一号“卫星定位系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位，间断数字报文通信和授时服务的一种全天候，区域性的卫星定位系统。系统的主要功能是：①定位。快速确定用户所在点的地理位置，向用户机主管部门提供导航信息。②通信。用户与用户，用户与中心控制系统间均可实行双向简短数字报文通信。③ 授时。中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值。 　　“北斗一号“的覆盖范围是在北纬5度～6度，东经70度～140度之间的一个心脏形区域，上大下小，最宽出在北纬35度左右。其定位精度是水平100米（1σ），进行差分后水平精度为20米；高程控制精度为10米，系统能容纳的用户数每小时为540，000户；其定位响应时间为：1类用户<5秒，2类用户<2秒，3类用户<1秒；一次定位成功率为95%。“北斗一号”导航定位系统由于固有的特性，仍存在不足之处：用户采用主动式定位；用户数量有限；定位数据实时性差；生存能力不强，系统的抗干扰性较差；定位依赖数字地图。 　　 “北斗一号”导航定位系统是我国自主建立发展起来的，从卫星的制造到利用运载火箭发射卫星上天，都是我国的航天部门一手打造的。尽管“北斗一号”只有两颗卫星，无法达到美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统的功能，实现不了三维的实时定位，精度和覆盖范围方面也不尽人意，但它毕竟是我国开发自己的卫星导航定位系统的一个尝试。 　　二、 我国发展民用系统产业化的战略 　　1．瞄准重大应用领域，军民用兼顾，开拓新的经济增长点 　　导航卫星系统已经是关系到国计民生的一项事业。它在军事、科研、经济和日常生活中发挥着越来越大的作用。 　　军事上，现代的战争已经脱离了传统的意义，从海湾战争、科索沃战争到伊拉克战争可以看出，现代战争的表现形式是信息战、高科技战。美国及其盟国能以极小的人员伤亡迅速获得战争的胜利，是依靠装备精良的高度信息化武器在GPS系统中自如地调度。在伊拉克战争中，英美联军陆海空交互式协同作战、远程统一指挥、直接纵深目标打击（一开始就针对首都巴格达）、实时捕捉战场信息、远程精确轰炸（实施轰炸的同时巴格达市民仍然能照常活动）等等，将战略、战役和战术融为一体。如果没有以美国的GPS系统为支撑的全球大地测量框架支持，英美联军在伊拉克战场上就会象一盘散沙，步履艰难。 　　我国虽然一直倡导和平自主，但世界局势变幻莫测，我们不能放松国防建设，很重要的一方面就是建立自主的高精度的卫星导航定位系统。 　　科研上，卫星导航定位系统也发挥着巨大的作用。全球卫星定位系统目前广泛于监测地球质心、地球自转（极移、日长）及时间变化，建立和维护全球地心坐标参考框架（如ITRF），以及区域性大地测量系统之间的联测，监测全球性板块运动和地球动力学，建立和维护国家地心坐标框架，监测地壳相对运动、确定固体潮参数，联合水准测量技术测量高精度的大地水准面高，电离层和中性大气反演以及气象学研究，卫星跟踪地球重力场和大气探测，以及航天器或地球卫星精密定轨、导航与对接等科学目的。 　　经济上，卫星导航定位系统对我国经济的拉动可以主要体现在以下几个方面：1）车辆导航。我国人口众多，GDP持续增长，汽车拥有量也不断提升。如果1%的家庭买车，全国将会有大约三百万辆车。一辆车装备卫星定位系统接收机的费用暂定为一万元，这个市场将会有300亿！基于全球卫星定位系统的车辆导航也是组成智能交通系统（ITS）的重要部分，它世界上公认的从根本上解决交通问题的最有效途径。2）移动电话。将卫星导航定位技术与移动电话相结合，可以提供一种基于位置的服务（LBS）。中国手机用户增长率非常快，手机拥有量已经排名世界第二，在这个巨大的市场上，蕴藏着无限的商机。3）卫星导航系统在资源调查、物理勘探、石油钻探、农业、林业、渔业等领域大有市场。4）在体育，娱乐，探险和救生方面也大有用武之地。

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导航卫星系统已经是关系到国计民生的一项事业。它在军事、科研、经济和日常生活中发挥着越来越大的作用。