伽利略世界因你而改变.docx
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伽利略世界因你而改变
伽利略世界因你而改变
、八、-
前言
由欧洲航天局发起的“伽利略”全球卫星定位系统计划，是继美国GPS、俄罗斯GLONASS系统之后的最为完美的全球定位系统。
它为其他国家在军用与民用的诸多领域中定位系统的选择扩大了空间。
由于是欧洲15国共同开发，同时允许非欧盟国家的加入，它的竞争力要比由美、俄军方控制的GPS和GLONASS系统强很多。
可以这样理解――伽利略将成为未来大多数国家首选的全球定位系统，它的军用与民用市场是无限的。
伽利略计划的构架
伽利略计划的研究机构——伽利略联合任务中心（JU）于
2003年6月在比利时的布鲁塞尔建立，并于同年11月1日正式运作，总部将在不久后迁往德国的慕尼黑，它的任务是负责管理正在进行的伽利略计划的“开发和确认”阶段，该阶段将于2005年完成。
JU的创办者是欧洲委员会和欧洲航天局，欧洲投资银行、私人企业以及非欧洲共同体国家都可以加入。
但按照规定，两个创办者将分别拥有30％以上的控股权。
参加计划研究的企业中，按其研究领域与技术优势的不同，任务分配如下：
AleniaSpazio（19％）、AlcatelSpacelndus-tries（19％）、GalileoSistemasyServicios（12％）、Thales（12％）、AstriumLtd（19％）和AstriumGmbh（19％）。
伽利略项目it划分三个阶段，-F面逐一介绍：
第一阶段：
开发和确认阶段
开始于2001年，将在2005年完成。
这一阶段的费用为12亿5千万欧元，将由欧洲航天局和欧盟共同承担。
该阶段包括研制2颗卫星，作为进入轨道的试验卫星，加上以前发射的4颗卫星，总数达到6颗。
除了担负试验任务外，占领国际通讯联盟分配和授权的频率也是它们必须完成的使命。
在资金上，法国、德国、意大利和英国平均承担欧洲航天局17．4％的计划费用，西班牙承担11％，其他一些欧洲国家承担剩余的20．4％。
另外，加拿大已正式加入伽利略计划的第一阶段：
加拿大航天局于2003年10月7日与欧洲航天局签署了协议，为第一阶段出资1100百万加元。
作为
交换，加拿大公司可以参与伽利略计划。
中国也在为加入伽利略计划而努力。
中欧导航技术培训合作中心（CENC）于2003年11月在北京举行落成典礼，成为所有有关伽利略活动的焦点。
欧盟与中国在伽利略计划的合作协议于2003年10月30日签署，该协议为中国实质性地加入伽利略计划铺平了道路。
中国将出资约2亿欧元，占第一阶段总费用的12〜15%。
其他一些非欧盟国家（瑞士、以色列、澳大利亚和巴西）也将加入其中。
第二阶段：
发射阶段
将于2006年开始至2007年结束。
大约将花费21亿5千万欧元（相当于建造200公里的高速公路），第二阶段分为2部分――太空部分和地面部分。
伽利略计划的空间部分是由30颗地球同步轨道（与赤道夹角56度）上的卫星组成，位于距地面23，616公里的高度。
无论你站在地球上的任何一点，都将有9颗分布均匀的卫星和1颗备用卫星提供服务。
而GPS则是由27颗卫星组成，不平均地分布在6个轨道平面上，位于距地面20，200公里的高度。
伽利略计划中，每颗卫星都将装备一套自动时钟设备、一套导航系统和一台合成孔径雷达。
时钟设备包括一个铷频率和被动氢微波激射器装置；导航设备产生并传送给最终使用者系统导航信号；合成孔径雷达用于紧急情况下使
用。
卫星为了稳定平衡将安装一个标准的感应盘旋系统，但没有安装为准确进入轨道而准备的推进系统。
伽利略联合任务中心准备用欧洲航天局最新的火箭（如：
阿里亚娜-5ESV和未来的阿里亚娜-5ESC-B）发射这30颗卫星。
同时，还考虑用俄罗斯的联盟号飞船或者乌克兰的“ZENITH”作为未来维护和替补工作。
地面部分将建立成一个综合性体系，它有2个控制中心（可能建在德国和意大利）、5个跟踪传输和控制场所、10个上传线路站点和29个传感器站点。
伽利略联合任务中心不但提供任务控制和支持设备，还提供完整的系统程序。
第三阶段：
商业操作阶段
将于2008年开始，不过以现在的进度估计很可能会出现延误。
在2003年10月20日，伽利略任务发布了特许权持有者招标书，中标公司将负责未来伽利略项目的经营。
GPS将无法满足未来的军、民用需求
欧洲开发伽利略项目的原因有很多，表面看起来，是基于政治、经济、技术、操作上的原因，但其本质是为了打破由美国垄断的全球定位系统产业。
只不过出于政治考虑，这个想法很少被公开提及。
由美国开发、运营的GPS系统早在1983年就开始面向军、民两用市场开放，但由于使用GPS的行业或部门不足社会支柱产业（航空、近海工业、交通管理、商业等）就是国防
安全领域（搜救行动、国内防卫、边界控制等）。
这对欧盟来说，意味着国家的安全与经济命脉掌握在美国的手中。
出于自身利益的考虑，美国经常故意地在某些地区降低或中断GPS信号，危及“敌视”美国的这些国家的安全。
假如美国的目标地区转移到欧洲某地，这对于经济、军事高度依赖高科技产业的欧洲各国肯定会造成瘫痪式的打击，显然足这些国家所不能接受的。
即使单从经济利益来看，美国近期可能出台为GPS的使用征税的法令，这无疑导致使用GPS的成本增加，作为社会基础产业，成本的增加将给欧洲乃至全球的经济增长带来很大的负面影响。
目前，GPS的商用客户与军用客户的比例已达100比1，这一比例还在不断增加。
据预测，未来几年，全球卫星定位系统的使用者将增加到2亿。
在应用范围方面，
卫星定位、导航与定时终端将被安装在更多的系统里，甚至未来的手机里都将嵌入卫星定位系统接收模块。
很显然全球卫星定位已成为航天领域里最具有市场潜力的产业，拥有航天优势的欧洲当然不会将这块大蛋糕让美国独享。
系统的完整性也是伽利略项目得以研制的非常重要的因素。
它将保证卫星在提供了错误信号后及时发出警告并迅速纠正，以及保持长时间的准确操作。
GPS由于没有系统的
完整性，因此在许多使用它的行业内造成了极大的损失。
如伦敦股票交易所为管理控制交易，使用GPS精确计时系统，但由于数据上传时出错，导致交易时间的不准确，给交易所带来许多麻烦。
再如，1997年，GPSBlockIIA卫星在很长的一段时间里提供了错误的导航信息数据，而没有发出任何警告，这一错误带来的损失足无法估量的。
伽利略项目将拥有完善的系统，在数据的传送与发布上具有更高的可靠性。
同时，未来使用者的接收终端可以同时接收两套信号（GPS与伽利略信号的选择完全取决于使用者的个人爱好），而成本
仅相当于现在的20％左右。
伽利略项目提供的4项服务
未来的伽利略项目将通过多频率系统提供4种不同的服
务（GPS的服务种类只有军用与民用两类）。
开放式数据存取服务
通过单频（系统非完整性，定位精度：
15米）或双频（定位精度：
6米）为广大的使用者提供数据。
这与GPS很相似，只是在某些方面的性能要好一些。
商业服务
提供改进的定位准确率（约6米）、改进的数据完整性和较好的数据有效性，这些服务足根据所付的费用而决定的，并且，所传输的数据是加密的。
安全服务为特定用户而建立的高数据完整性服务，具有信号强
大、双频率（定位精度：
4〜5米）的特性，完全符合国际民用航空组织（1CAO）和国际海事组织（1MO）的规则。
这项服务主要针对各国的搜救组织，伽利略系统与国际低轨道搜救卫星组织（COSPASSARSAT）遇险预警系统完全兼容。
可在10分钟内可探测到遇险信号，遇险信号和位置数据通过专用的UHF频率下传到地面指挥中心，然后卫星将给遇险船只或飞机发出确认信号，每一个卫星具有同时容纳150个遇险预警信号的能力。
公共管理服务（军用服务）
主要是为政府部门（法律实施、边境控制、国土安全、紧急事务等）服务。
它将在专用的波段上，以单频或双频进行操作，使用高完整性和可使用性以及抗干扰信号提供服务。
通
过安装加固密码芯片的伽利略军事信号接收机，未来战场的主动权将牢牢地掌握在拥有伽利略项目使用权的国家手中。
伽利略项目的军事用途
军售问题困扰欧洲
在最近的几次战争中（科索沃、阿富汗和伊拉克），绝大多数的精确制导武器都采用GPS数据制导。
但欧洲的防务厂商们在销售其产品时却受到美国极大的限制：
含有GPS制导模块的武器不得出售给非北约国家。
这在很大程度上影响了防务厂商的销售业绩，致使许多欧洲公司连年亏损。
一旦伽利略项目成功运行，这一窘境将全面改观，欧洲的防务厂商们可以把含有伽利略定位系统的精确制导武器卖给任何自己想卖的国家。
全球卫星定位系统的军用市场拥有量为50万个接收机、35万套制导武器。
除此以外，在三维电子作战空间中的准确计时系统也将嵌入到伽利略接收机中。
因此，伽利略项目实施后，与其有关的军用产品包括：
军用无线电设备、手提式战术计算机、密码设备、无线电浮标、战斗搜救设备（CSAR）、跟踪和目标指定系统、预警系统等。
毫无疑问，美国将是最不欢迎这个高速发展的强劲对手的国家。
导航作战
导航作战（NAVWAR），即运用定位、导航、计时的信息使用，遏制敌方，保护友方的全球定位作战系统。
导航作战开始于1997年，最初足通过在L2频率增加新的精确加密信号来改进GPS军用信号的安全。
同时，提高了信号传输的功率，使在城市和山区等复杂地形中多路径信号的排斥问题得到了很大的改进。
但功率的提高又干扰了民用GPS信号，只得在一些民用GPS接收机上安装反干扰天线。
值得注意的是，在军用领域中有许多GPS商业接收机，
甚至一些老式的军用飞机上（如美国海军的F-14、美国空军的直升机和运输机等）也有装配。
这些商业接收机在和平时期进行导航作业并没有任何问题。
但是，如果在战争期间，或被用来确定火力支援坐标等高精度定位，商业接收机将面临精度差、抗干扰能力弱、信号拥堵严重等诸多问题，这些问题出现在战场上将会导致火力打击能力的减弱、误伤甚至整个攻击战术的失败。
在近期的伊拉克战争中，美国部队侦查到并摧毁了伊拉克6个从俄罗斯获得的GPS干扰发射台。
而一种更为有效的干扰手段就是从地面基地发射器（如一个差分全球定位系统D—GPS或虚拟卫星增强系统）发射错误的GPS信号，这将导致GPS制导武器偏离目标。
为解决这一威胁，美国军方研制了反欺骗模块
（SAASM）。
它足用来代替处理精确加密信号和抵制选择性噪音的早期军事接收机的原始线路。
SAASM从2001年开始安装，到2002年便成为了军方要求强制安装在军用GPS设备上的必备部件。
M编码信号
未来的BlockIIR-M和BlockIIFGPS卫星将增加高功率的M编码信号，而更先进的Block1II卫星将提供较高功率的点波束模式，可以克服任何的堵塞和干扰。
M编码接收机正在开发中并计划于2007—2008年生产安装。
M编码信号在未来的计划里将可以直接接收，而不再需要GPS信号编码（C/A编码）的密码系统电路。
这对于使用GPS制导的快速移动军用器材来说将是非常重要的，如制导
炸弹、导弹、多种火箭系统及制导火炮弹药等。
与GPS的频率之争
伽利略项目使用的是已被GPS占用的频率波段。
伽利略的公共管理服务（军事服务）信号将在E1和E2频率（1559—1591MHz）上传输，将M编码信号覆盖在L1频率上，而民间的GPS信号编码（C/A编码）和军用的精确加密GPS编码也同时占用该频率。
另外，伽利略的E5频率（1164-1215MHZ）覆盖了未来GPS的L5频率，而E6频率（1260-1300MHz）的位置邻近GPS的L2（1227.60MHz）和俄罗斯的GLONASS
系统的L2频率。
伽利略项目的频率非常接近GPS的频率，将对美国军方产生非常严重的影响，为防止两者间相互干扰，美国很有可能堵塞伽利略的信号，但这样一来GPS也不能使用了。
两者的竞争远没有局限于此，伽利略项目将公共管理服务（军用服务）的频率安放在M编码之上的决定表达了这样一种含义：
迫使美国开放反干扰模块的军用市场，为欧洲防务厂商利用GPS系统构建的精确制导武器系统能够销往全球提供方便，甚至在未来的GPS发展策略上，欧洲国家也将拥有发言权。
伽利略项目目前还没有选择公共管理服务的信号构架，而任何可能的选择对美国来说都是一种警示。
美国、北约、欧盟对伽利略的影响
在美国和欧盟之间存在的另一个分歧是：
民间公司控制伽利略项目对国家安全的影响。
欧盟各国认为这正是伽利略的主要优势之一，而美国担心在其要攻击某个国家时这种性质将导致伽利略项目无法关闭或降低这一地区的信号。
如果真是如此，那美国若干年来苦心经营的GPS技术优势不能充分转化为战场上的信息优势：
当美国有意地降低或关闭某“敌对”国家的GPS信号时，拥有同样功能（其实是更好）的伽利略卫星将为该国提供正常的卫星导航、计时等军、民用服务。
欧盟内部的问题也将影响伽利略项目的发展：
一个欧盟国家在没有得到欧盟议会同意的情况下展开军事行动，其是否有权使用伽利略项目所提供的军事服务?
这种情况在未来
很可能发生，如：
法国在非洲的行动、希腊与土耳其在爱琴海的争端、英国与美国部队的下一个“伊拉克自由行动”等。
伽利略与GPS结合
伽利略的出现将成为GPS的强劲竞争者，对GPS来说，伽利略具有许多非常优秀的特征：
拥有更新的技术、更多的灵活性、不被美国国防部控制、提供数据的完整性、强劲的信号以及有保证的性能。
换句话说，伽利略的性能早巳凌驾于现今正在使用的GPS之上了，而与美国正在研制的GPS
BLOCKIIF和BlockIII卫星性能相近。
GPS、伽利略、GLONASS都不能保证完全支持如此众多的系统。
运用多摸式的接收器，通过伽利略和GPS的共同操作，
这种联合服务将是解决问题的惟一出路。
全球卫星定位系统的准确性和可使用性足严格地与卫星的数量相关的，GPS的24颗卫星和伽利略的27颗卫星如能联合服务，将使位于任何位置的使用者“找到”更多的卫星。
享受联合服务的使用者可以在任何时候“找到”12〜18颗卫星。
同时联合服务还将大幅度提高信号传输频率（联合服务的频率为2〜8个，而GPS只有1〜3个，伽利略只有1—5个）,这对于数据的完整性以及抗干扰能力来说，将有一个质的飞跃。
社会经济的发展造成了城市日益扩大，人口密度增加、建筑物越盖越高，形成了所谓的“城市峡谷”。
在众多高大的建筑物的阻挡下，本来能找到5—6颗卫星的地区，可能连1颗也找不到，而卫星定位系统的使用者大部分又集中在拥挤的大城市中。
以GPS为例，在大城市中，只有50％的使用者能够接收到卫星发来的信号。
这一矛盾将在未来越发明显，解决的办法只有——个：
增加卫星的数量（不可能减少阻挡卫星信号的高楼大厦）。
据预测，在联合服务模式下，由于卫星数量的增加，将使大城市中95％的使用者能够享受到服务。
在军用方面，未来的精确制导武器在卫星定位的联合服务下，无论是反映速度还是定位精度都将大幅度提高，并且视任何复杂地形如无物，在万千军中取上将人头如同探囊取物一般。
尽管伽利略与GPS的联合服务好处多多，但美国国防部并不想放弃正在研制的第二代GPS系统。
目前，美国的军工厂商正在研制和生产的第二代手提式轻型GPS接收机（PLGR—11）、国防GPS接收机（DAGR）、内嵌式微型PLGR引擎等，在未来将装备美国部队。
因此，未来的美军仍将只采用单一的GPS定位系统，这对异常“忙碌”的美军来说是福还是祸呢?
中国应更深入地加入伽利略计划
神舟5号的上天意味着中国向世界宣布，我们的航天技术已跻身世界前列，并将在未来的太空开发领域展现自己的价值。
现在，伽利略项目的启动无疑是一个千载难逢的好机会。
前文已经提到，中国在伽利略计划的第一阶段就已出资介入，为今后的更紧密合作开了个奸头。
随着中国与欧盟的政治、经济关系的改善，中国将不仅仅足伽利略计划的出资者，还应该成为掌握核心技术的研发者和提供航天载具的生产者。
这不光足增加高技术产业出口的经济行为，广泛的国际合作将大幅提高中国在航天领域的技术水平，增加技术储备。
另一方面，只有成为伽利略计划的核心成员，才有可能在未来的军事领域拥有可靠的、没有任何干扰的卫星定位系统。
这对已进入信息化转型的中国军队显得尤其重要。
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