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全球卫星导航产业发展前景(二)

2、俄罗斯GLONASS系统雄心勃勃
俄罗斯的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System)简称为GLONASS(“格洛纳斯”)系统,由前苏联80年代初开始建立。GLONASS系统的组成和功能与美国的GPS相类似,也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成,具备定位与导航、授时、测速、大地测量与制图等功能。现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS系统卫星星座由24颗卫星组成,均匀分布在3个近圆形的轨道平面上,每个轨道面8颗卫星,轨道高度19100公里,运行周期11小时15分,轨道倾角64.8°。GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。GLONASS卫星导航系统采用军民合用、不加密的开放政策,目前提供2种导航信号:标准精密导航信号(SP)和高精密导航信号(HP)。
由于前苏联(苏联解体后为俄罗斯)卫星和电子设计水平和美国有一定差距,GLONASS卫星的平均使用寿命比较短暂,平均为3-5年,星座基本上一直处于低效运行状态。之后又由于苏联解体后国力下降,GLONASS卫星导航系统一直没有较大的发展。2001年,俄罗斯政府通过“格洛纳斯”导航系统联邦目标计划,宣布恢复该系统建设。2007年,俄政府取消所有“格洛纳斯”系统的民用限制。
根据俄罗斯最新的“格洛纳斯”系统发展计划,将用新型的卫星替换目前在轨工作但性能较差的原有卫星。按照俄罗斯航天局的计划,2011年年底前将发射GLONASS-M卫星,到2015年将发射改良的GLONASS-KM卫星。未来GLONASS系统将由30颗卫星组成,包括27颗工作卫星及3颗备用卫星。

目前GLONASS系统的市场规模较小,仅限于俄罗斯境内和周边国家。即使在俄罗斯,终端设备和相关服务仍以GPS系统为主。从国家安全战略和市场发展角度出发,俄罗斯政府近年来加大了对GLONASS系统升级的投入步伐。俄罗斯联邦航天局领导波波夫基2011年6月21日在第49届巴黎航展上宣布,按照其 “2020年前GLONASS联邦计划”方案,俄罗斯将为GLONASS系统注资4020亿卢布(约144亿美元)。用于保持星座上的卫星数目、研制新的卫星、开发导航地图、建设必要的地面设施、补充研发用户设备等。
随着俄罗斯GLONASS新一代系统的迅速发展,未来将成为全球卫星导航产业中重要的组成部分。
3、欧洲GALILEO系统重新启动
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。1999年2月10日,欧盟执行机构欧洲委员会(EC)公布了欧洲卫星导航系统“伽利略”计划,由成员国及其他地区国家共同参与,因各成员国存在分歧,计划几经推迟。目前已有2颗卫星在轨,当完全建成时,GALILEO的空间段将由位于中高度轨道的30颗卫星构成(包括27颗工作星,以及3颗备份卫星),分别置于3个轨道面,轨道高度为23616公里,倾角为56度;卫星质量为625kg,在轨寿命15年。
“伽利略”系统是基于民用的全球卫星导航定位系统,能与GPS和GLONASS全球导航定位系统实现互操作。GALILEO可提供:公开服务(OS)(与GPS的标准定位服务相类似);生命安全服务(SoLS);商业服务(CS);公共特许服务 (PRS);及搜救(SAR)服务5种服务。
2011年9月13日,欧洲议会批准了欧盟伽利略卫星导航系统的运作细节。根据这项计划,伽利略卫星导航系统将兼顾国防与民用目的。2014年开始启用的伽利略卫星导航系统可为民用车辆与船舶提供卫星导航信号,同时也将为欧盟国家的警察与军队提供卫星导航信号,并为重点基础设施、交通系统、紧急搜救等提供服务。
按照欧盟的计划,到2014年底,将有18颗GALILEO卫星定位导航系统卫星进入轨道。届时将正式开始运营。
欧洲GALILEO系统发展虽一度延缓,但随着欧盟各国发展其自有卫星系统意见的统一,以及建设所需投资的确认,GALILEO系统有望在未来10年获得较快的发展。依托欧盟地区发达的经济水平,和欧盟国家政府的扶持,GALILEO系统将有广阔的市场空间。
4、我国的北斗(COMPASS)系统后起直追
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。按照国家的规划,北斗卫星导航系统的建设分为“三步走”:
第一步是试验阶段,这一阶段我国的北斗卫星导航系统称为北斗一代系统,又称为双星定位系统。其原理是由地面控制中心通过卫星向用户广播询问信号,根据用户响应信号测算出用户到2颗卫星的距离,再根据中心存储的数字地图算出用户所在的位置。北斗一代系统于1994年开始研制,2000年发射2颗卫星后正式开始运行(其后又发射1颗在轨备份卫星)。相比于美国GPS系统,北斗一代系统的定位精度和覆盖范围都有较大的差距。但其具备一次传送120个(最初为40-60个)汉字的报文通信功能,且可以进行双向短报文通信,成为我国卫星导航系统优于其他系统的特殊功能。
第二步是发射组网阶段,此阶段计划到2012年实现在轨14颗卫星,建成覆盖亚太区域的北斗二代区域系统。
第三步计划在2020年左右,建成由35颗卫星构成的全球卫星导航系统,包括5颗地球静止轨道(GEO)卫星和30颗非静止轨道卫星(3颗地球同步倾斜轨道(IGSO)卫星及27颗地球中轨道(MEO)卫星),形成全球覆盖能力。
北斗二代系统提供两种服务方式,即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务,其定位精度为10m,测速精度为0.2m/s,授时精度为20ns。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
目前北斗二代系统已发射9颗卫星,按照计划,2020年建成由35颗卫星组成的全球卫星导航系统。
我国卫星北斗导航系统虽然起步较晚,但一直保持较快的发展速度。随着我国综合国力的不断提高,各行各业对更高性能导航设备的需求日益增长,都大大促进了北斗卫星导航系统的发展,此外,我国良好的制造业产业优势也将保证北斗产业下游终端设备制造业的迅速发展,从而在不远的未来,呈现出以我国自主卫星导航系统为基础,社会应用需求为依托,相关设备制造公司迅速崛起的极具潜力的北斗产业市场。

 

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