伽利略世界因你而改变.docx

1、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G P S、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

2、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： Alenia Spazio（19 ）、Alcatel Space lndus-tries（19 ）、 Galileo Sistemas yServicios（12 ）、 Thales（12 ）、 Astrium Ltd（19 ）和

3、 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

4、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1 215%。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

5、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

6、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

7、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、

8、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

9、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

10、的不准确，给交易所 带来许多麻烦。再如，1997年，GPS Block IIA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

11、 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：45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 U

12、HF 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

13、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

14、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 (NA VWAR) ，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

15、。 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

16、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 Block IIR-M 和 Block IIF GPS 卫星将增加高功率 的 M 编码信号，而更先进的 Block 1II 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

17、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(1 5 59 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。

18、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

19、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

20、，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 GPSBLOCK IIF和Block III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

21、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” 1218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28个，而 GPS只有13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 56 颗卫星的地区，可能 连 1 颗也找不到，而卫

22、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。

23、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 G P S 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。