全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展

1、、八前全球四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)簡介：1美國的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)? GPS勺全稱是Global Positioning System。美國的GPS系統(tǒng)利用至少24顆中地球軌道衛(wèi)星來傳輸微 波信號(hào)。一個(gè)GPS接收機(jī)能根據(jù)這些微波信號(hào)來計(jì)算其所處的位置、速度、方向、以及時(shí)間。GPS系統(tǒng)由美國國防部開發(fā)，其官方名字是NAVSTAR GRS目前GPS的衛(wèi)星體系由美國空軍 50th Space Wing管理， 維護(hù)該系統(tǒng)的年度預(yù)算是七億五千萬美元，包括舊星替換和研發(fā)工作。1983 年高麗航空公司的 007航班（波音747客機(jī)）被蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機(jī)擊落后，當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)里根簽署法令要求GPS系統(tǒng)開放民用。自那以后，

2、GPS已經(jīng)在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、地圖、搜索、商務(wù)以及科學(xué)研究。GPS也在許多應(yīng)用中提供精確時(shí)間，比如地震研究和電信網(wǎng)絡(luò)的同步。2 俄羅斯的GLONASS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)2008年2月14日俄羅斯激活了其 GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)的最后幾顆。 政府宣布，目前新衛(wèi)星激活后， GLONASS已經(jīng)能覆蓋全國95%面積和全球83%的面積。本年底，俄羅斯還要為此系統(tǒng)發(fā)射六顆衛(wèi)星。不 過無論從技術(shù)層面還是經(jīng)濟(jì)角度看GLONASS都不怎么樂觀。俄羅斯政府第一副總理 Sergey Ivanov日前承認(rèn)，GLONASS系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可能還不能收回成本。 原因很多，最主要的包括消費(fèi)者手持設(shè)備太少，信號(hào)精確度

3、遠(yuǎn)不如美國的GPS匹配GLONASS精確度和細(xì)節(jié)的數(shù)字地圖還沒有產(chǎn)品，在軌衛(wèi)星的壽命太短 衛(wèi)星更新頻率甚至令俄羅斯的火箭發(fā)射能力捉襟 見肘。這幾條原因可謂是招招致命。到2008年2月，俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的均方差是水平 17.1米和垂直22.18米的，而同樣的參數(shù)在 GPS民用系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了 2.76米和7.51米。定位系統(tǒng)的精度取決于地面站 對(duì)衛(wèi)星的定位 這方面俄羅斯就落后于美國和歐洲， 而且可能需要十年之功才能追上。 俄羅斯 GLONASS 系統(tǒng)衛(wèi)星的很多零部件受制于制造業(yè)能力，本國無法生產(chǎn)，只能依賴進(jìn)口。美國在這方面的產(chǎn)品最好， 但是卻對(duì)這種產(chǎn)品有嚴(yán)格的出口限制；而俄羅斯內(nèi)部對(duì)美國產(chǎn)

4、品也有很深的疑慮天知道美國人會(huì)不會(huì)在產(chǎn)品中留下后門，這種事美國人沒少干。俄羅斯從第三國進(jìn)口的零部件質(zhì)量卻往往達(dá)不到航天的要 求。目前GLONASS衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命只有三年。雖然俄羅斯的東西都粗糙耐用，目前衛(wèi)星也可以在三年基 礎(chǔ)上使用到四年半， 美國GPS衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命卻是十年，使用壽命達(dá)到了二十年！GLONASS需要同時(shí)18顆衛(wèi)星在軌，而俄羅斯目前的衛(wèi)星生產(chǎn)能力是每年六顆 全力開工也很難保天上的東西齊全。此外，俄羅斯政府也沒有為GLONASS走向消費(fèi)市場(chǎng)創(chuàng)造有利的商業(yè)體系。政府不公開GLONASS的數(shù)據(jù)格式，因此民營企業(yè)都不愿，也不能，在GLONASS消費(fèi)市場(chǎng)上投入。缺失了民營企業(yè)這塊的努力，G

5、LONASS接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)、小型化、降低成本，GLONASS數(shù)字地圖的開發(fā)等等都是空談，不能指望那些笨重而官僚的國有企業(yè)完成這個(gè)任務(wù)。直到今天，俄羅斯GLONASS接收機(jī)的產(chǎn)量還停留在每月1500到 2000的水平， 顯示屏還要從韓國三星進(jìn)口， 每個(gè)接收機(jī)的售價(jià)目前還在 600到 700美元的高位。 反觀 美國，GPS的開放讓這個(gè)消費(fèi)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，高明（ Garmin ）和麥哲倫（Magellan ）是接收機(jī)和地圖的 領(lǐng)頭羊，其他的中小廠商Mio、TomTom等等也不甘落后，接收機(jī)的售價(jià)也在100到400美元的價(jià)位，基于GPS的地圖服務(wù)和增值服務(wù)就數(shù)不勝數(shù)了。到 2006年底， 俄羅斯的法律

6、還規(guī)定公民精確知道自己的經(jīng)緯度 （以及國家其他地方的經(jīng)緯度） 是非 法的。前蘇聯(lián)時(shí)代的民用地圖都故意制造幾公里的坐標(biāo)誤差以免戰(zhàn)時(shí)被敵人使用。這種后遺癥在俄羅斯 年代也需要一些時(shí)間才能消除。一個(gè)全球定位系統(tǒng)在商業(yè)上的成功是與一個(gè)國家的工業(yè)能力、綜合國力和經(jīng)濟(jì)環(huán)境甚至社會(huì)制度息 息相關(guān)的。歐洲的伽利略在技術(shù)上可謂先進(jìn)，但是政府機(jī)構(gòu)的官僚主義和官辦研究的拖沓作風(fēng)影響了發(fā) 展；俄羅斯則是積弊太多， 制造業(yè)和技術(shù)又跟不上。 縱觀全球， 中國的北斗雖然歷史短， 但是發(fā)展迅速， 定位明確（目前是中國和周邊國家的區(qū)域定位系統(tǒng)） 。中國的制造業(yè)能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力也在世界居于領(lǐng)先地位。只要政府對(duì)定位系統(tǒng)的政策得當(dāng)

7、，未來對(duì)美國GPS構(gòu)成挑戰(zhàn)的也許真的只有中國北斗，就像對(duì)美國能構(gòu)成挑戰(zhàn)的也只有中國一樣。3. 歐洲的伽利略（Galileo）衛(wèi)星定位系統(tǒng)?歐洲的伽利略（Galileo）項(xiàng)目開始于2002年3月，由歐盟和歐洲航天局正式批準(zhǔn)。最初的設(shè)想是 一個(gè)類似美國 GPS（Global Positioning System ）和俄羅斯 GLONASS（ Global Navigation Satellite System ） 的全球定位系統(tǒng)，但是比以上兩個(gè)系統(tǒng)擁有更高的精度，并且不受別國軍事用途的控制。這個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)備 在 2008 年前發(fā)射四顆測(cè)試衛(wèi)星， 從 2006 年到 2010 年發(fā)射 26 顆 700

8、公斤的太陽能衛(wèi)星， 運(yùn)行在在 23222 公里高度的三個(gè)軌道平面， 全項(xiàng)目耗資大概 40億歐元。 到今天這個(gè)計(jì)劃如何了呢？簡單的說， 該項(xiàng)目已 經(jīng)落后于計(jì)劃五年，費(fèi)用已經(jīng)超支了數(shù)十億歐元。?伽利略的支持者們聲稱其優(yōu)質(zhì)的信號(hào)能夠提供更高的定位精度，達(dá)到一米以內(nèi)，比GPS高很多一一本世紀(jì)初，GPS的平均精度在五米以上。但是早在2004年，GPS的平均精度就達(dá)到了三到五米，到2012年，更有可能達(dá)到三米以內(nèi)。另外一個(gè)問題是信號(hào)控制。美國給軍方使用GPS的最高精度，但是一直控制民用GPS信號(hào)的精度。但是 2000年5月，當(dāng)時(shí)的總統(tǒng)克林頓正式承諾美國不會(huì)選擇性的降低信號(hào)精 度。到2002年伽利略項(xiàng)目開始

9、，歐洲已經(jīng)有無數(shù)商家開始利用美國GPS的免費(fèi)信號(hào)來提供導(dǎo)航和定位服務(wù)這些人可對(duì)美國是否某天會(huì)限制信號(hào)沒那么關(guān)心。?更壞的是，目前看來伽利略的商業(yè)前景也不樂觀。美國一直在穩(wěn)步提高GPS系統(tǒng)，而俄羅斯總統(tǒng)普京一直在強(qiáng)調(diào)，他要把改進(jìn) GLONASS作為國家戰(zhàn)略來考慮。俄羅斯計(jì)劃為該系統(tǒng)再發(fā)射七顆衛(wèi)星，開 始覆蓋鄰國，并在 2009 年覆蓋全球。 中國也曾參與了伽利略計(jì)劃， 盡管美國一再作梗， 歐洲還是和中國 開展了合作。咱們的目的一則是投資，萬一有回報(bào)就賺了；更重要的是交學(xué)費(fèi)來發(fā)展自己的全球定位系 統(tǒng)。中國也許對(duì)歐洲的官僚主義和慢節(jié)奏深有了解，可能就沒指望歐洲人能按計(jì)劃開發(fā)。中國自己的北 斗系統(tǒng)幾乎

10、同時(shí)與伽利略開始起步，如今已經(jīng)進(jìn)入二期工程。4. 中國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)新華社報(bào)道中國的北斗系統(tǒng)用的是翻譯名稱Compass，西方國家也就沿用。當(dāng)然，就算叫漢語拼音Beidou，也是按字母排序排在第一位。北斗系統(tǒng)一期工程只能叫做區(qū)域定位系統(tǒng)，因?yàn)楦采w范圍和低軌道衛(wèi)星都決定了北斗-I只能用于中國及其周邊地區(qū)。不過中國正在進(jìn)行的北斗-II是真正的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)30顆中地軌道衛(wèi)星和 5顆地球同步衛(wèi)星足可以覆蓋全球。?北斗二代總共有35顆衛(wèi)星，其中5顆地球同步，30顆中地軌道，而 GPS僅有24顆中地軌道衛(wèi)星 （沒有地球同步衛(wèi)星） ，可以看出北斗二代有相當(dāng)程度的改進(jìn)。 2009年北斗星上天， 201

11、0年開始為中國 和周邊中華文化圈提供基本服務(wù)，再過一年開放信號(hào)給全球，那就真正標(biāo)志著我國（Beidou ）成為繼美國（GPS）、俄羅斯（GLONASS和歐洲（Galileo）之后自主研制建立完整衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。二、 發(fā)展北斗系統(tǒng)的戰(zhàn)略意義衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國家重要信息基礎(chǔ)和戰(zhàn)略設(shè)施，是體現(xiàn)國家綜合國力的重要標(biāo)志。經(jīng)過8 年艱苦奮戰(zhàn)， 2003年12月 15日，我國第一代北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng) 北斗一號(hào)建成并正式開通運(yùn)行，中國成 為繼美、俄之后，第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家，打破了國外的封鎖與壟斷，結(jié)束了長期單一依 賴國外系統(tǒng)的歷史。 2007 年，聯(lián)合國有關(guān)機(jī)構(gòu)正式確認(rèn)北斗為全球衛(wèi)星導(dǎo)航四大

12、核心系統(tǒng)之一。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)開通五年來，已成功應(yīng)用于水利水電、海洋漁業(yè)、交通運(yùn)輸、氣象測(cè)報(bào)、國 土測(cè)繪、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等領(lǐng)域，牽引推動(dòng)了電子、通信、機(jī)械制造、地理信息等相關(guān)產(chǎn)業(yè)和信息 服務(wù)業(yè)的發(fā)展， 產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 特別是在四川汶川抗震救災(zāi)中， 北斗導(dǎo)航全面亮相， 全力保障，發(fā)揮了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和不可替代的作用，在全社會(huì)引起了強(qiáng)烈反響。此外，北斗二代正式服役對(duì)我國防有非統(tǒng)尋常的意義，使我軍超遠(yuǎn)距離打擊不再是夢(mèng)想。 中國空軍目前屬于攻防兼?zhèn)湫涂哲?，這種模式的空軍，在戰(zhàn)略上能在與國家陸海疆域相對(duì)應(yīng)的全空 疆實(shí)行信息化條件下的攻勢(shì)防御，并能對(duì)敵起飛基地、發(fā)射平臺(tái)及其附近海域目標(biāo)

13、進(jìn)行有限反擊。中國 空軍的目前模式主要體現(xiàn)以下三點(diǎn)： ?（一）、攻防兼?zhèn)?。空軍兵力及其結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在攻防兵力比例上，既有能夠穩(wěn)定全國空防的國土防 空力量，又有進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度空襲的空中進(jìn)攻力量。攻防兵力已經(jīng)全面兼顧，突出進(jìn)攻。？（二卜空天一體。空軍兵力及其結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在作戰(zhàn)模式上，即能在天基平臺(tái)支援下進(jìn)行防空和戰(zhàn) 役戰(zhàn)術(shù)反導(dǎo)作戰(zhàn)，又能在天基平臺(tái)支援下進(jìn)行大規(guī)?？找u和對(duì)距離遠(yuǎn)的敵基地進(jìn)行小規(guī)模精確打擊。？（三）、信火一體?？哲姳σ约敖Y(jié)構(gòu)體現(xiàn)在作戰(zhàn)能力上，既能進(jìn)行強(qiáng)大的火力打擊，又能進(jìn)行 以電子戰(zhàn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)為主要內(nèi)容的信息戰(zhàn)。真正把信息戰(zhàn)與火力戰(zhàn)融合起來。？中國空軍的特點(diǎn)目前看應(yīng)是天基平臺(tái)支援下的

14、攻防兼?zhèn)湫涂哲?。我們還應(yīng)該把這一基礎(chǔ)繼續(xù)夯實(shí)。 接下來的問題就是發(fā)展與中國大國地位相襯的戰(zhàn)略空軍了。如何發(fā)展呢？依托北斗二代就是我們的一個(gè) 發(fā)展思路。？北斗二代是我國依靠自己力量獨(dú)立發(fā)展起來全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，功能將強(qiáng)過美國的GPS前一段時(shí)間，已經(jīng)有媒體宣傳今明兩年我國將發(fā)射15顆北斗二代衛(wèi)星，覆蓋中國的周邊，形成區(qū)域服務(wù)能力，待系統(tǒng)運(yùn)行良好后，再漸進(jìn)發(fā)展成全球系統(tǒng)。這就為我們發(fā)展戰(zhàn)略空軍提供的充足的條件。這是因?yàn)?，?了北斗二代，我們的戰(zhàn)略型的彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈就可以依托其進(jìn)行精確制導(dǎo)；就可以為我們的戰(zhàn)機(jī)提 供精確導(dǎo)航；更進(jìn)一步的說就可以對(duì)潛在敵人實(shí)施防區(qū)外的超遠(yuǎn)距離的空中打擊。這些都是一個(gè)戰(zhàn)

15、略空 軍所必須具有的基本因素。三、北斗發(fā)展過程：?北斗的全稱是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（Beidou Navigation System），或者北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（ BeidouSatellite Navigation and Positioning System），新華社的英文通告中也介紹稱Compass Navigation System。北斗是中國獨(dú)立開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。目前的北斗一代系統(tǒng)包括四顆衛(wèi)星屬于試驗(yàn)系統(tǒng)，只覆蓋中國 部分地區(qū)。正在開發(fā)中的北斗二代系統(tǒng)包括35顆衛(wèi)星，將是一個(gè)真正的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。北斗的第一顆衛(wèi)星發(fā)射于 2000年10月。2003年9月，中國加入歐洲伽利略計(jì)劃，預(yù)

16、計(jì)投資2.3億歐元。但是中國并沒有停止北斗的開發(fā)，后續(xù)衛(wèi)星一直在發(fā)射。2006年11月2日，中國宣布2008年內(nèi)北斗將提供精度在10米以內(nèi)的服務(wù)。到目前為止，北斗衛(wèi)星的發(fā)射情況如下：發(fā)射日期發(fā)射火箭衛(wèi)星軌道備注2000 年 10 月 31日長征三號(hào)甲北斗一號(hào)A地球同步軌道東經(jīng)140 度已不再使用2000 年 11 月 21日長征三號(hào)甲北斗一號(hào)B地球同步軌道東經(jīng)80度使用中2003 年 5 月 25日長征三號(hào)甲北斗一號(hào)C地球同步軌道東經(jīng)110.5 度使用中2007年2月3日長征三號(hào)甲北斗一號(hào)D地球同步軌道東經(jīng)86度使用中2007 年 4 月 14日長征三號(hào)甲北斗二號(hào)A中地軌道21500公里使用中

17、2009 年 4 月 15日長征三號(hào)丙北斗二號(hào)A中地軌道21500公里使用中?北斗一代使用地球同步軌道衛(wèi)星（GPS GLONASS和伽利略都使用中地軌道衛(wèi)星）。這就意味著，北斗一代不需要那么多衛(wèi)星，但是同時(shí)也降低了覆蓋范圍一一其服務(wù)范圍是東經(jīng) 70度到140度，北緯5度到55度的地區(qū)。北斗一代工作流程大致如下：1. 北斗一代終端發(fā)送信號(hào)。2. 每顆地球同步衛(wèi)星都接受到信號(hào)。3. 每顆衛(wèi)星把其接收到信號(hào)的準(zhǔn)確時(shí)間回傳給地面站。4. 地面站計(jì)算北斗終端的經(jīng)度和維度，并根據(jù)搜救地圖( relief map )確定高度。5. 地面站把北斗終端的三維位置發(fā)送給衛(wèi)星。6. 衛(wèi)星把計(jì)算好的位置傳輸給終端。此外，北斗一代終端也可以和地面站直接聯(lián)系。正在開發(fā)中的北斗二代系統(tǒng)是一個(gè)真正的全球系統(tǒng)。 北斗二代包括 35 顆衛(wèi)星，其中五顆是地球同步 軌道，其余30顆是中地軌道衛(wèi)星，能真正覆蓋全球。對(duì)比GPS僅有24顆中地軌道衛(wèi)星(沒有地球同步衛(wèi)星)，可以看出北斗二代有相當(dāng)程度的改進(jìn)。北斗二代將提供兩層服務(wù)：對(duì)中國民用的免費(fèi)服務(wù)，和軍 事用途的特許服務(wù)。 民用免費(fèi)服務(wù)定位精度將達(dá)到 10 米，時(shí)鐘同步精度達(dá)到 50 納秒， 測(cè)速精度達(dá)到 0.2 米/ 秒。軍用特許服務(wù)將提供更高的精度，可用于通信，并可以向用戶