三大導航定位系統

2024年1月8日發(作者：印象最深的一件事)

三大導航定位系統

據英國《衛報》報道，日前歐洲與美國就歐洲“伽利略”衛星定位系統問題發生沖突。美認為歐洲“伽利略”系統頻譜干擾了GPS的信號，要求“伽利略”系統頻譜遠離GPS頻譜，從而為美今后干擾“伽利略”系統埋下了伏筆。而在此前，俄羅斯為了提高其“格魯納斯”導航系統性能，發射了3顆更為先進的“旋風”導航衛星。由于衛星定位系統在軍事領域發揮的作用越來越突出，歐洲“伽利略”定位系統的誕生使太空將出現GPS、“格魯納斯（GLONASS）”與“伽利略”三足鼎立的局面。

現代戰爭的“定盤星”

衛星定位系統具有范圍廣、全天候、連續、實時的精確導航與定位能力，可為戰機、艦船、戰車等作戰平臺與武器系統和指揮員提供精確的位置、速度和時間信息，因此，衛星定位系統已成為現代戰爭的“定盤星”、軍隊戰斗力的“倍增器”和打贏未來信息戰的關鍵之一。在近期幾場局部戰爭中，美軍將GPS系統的作用發揮得淋漓盡致，利用GPS制導的“戰斧”巡航導彈精確命中了上千公里目標。隨著全球定位系統的不斷完善，衛星定位技術已成為現代軍事領域一項無孔不入的新技術，在軍事上發揮著巨大的作用。

第一，提升C4ISR性能。衛星定位系統“嵌入”到指揮自動化系統(C4ISR)，可為其提供時間、空間坐標基準，協調整個指揮系統的運轉，增強指揮官實時了解各部隊位置的能力。第二，精確制導。衛星定位系統與慣性導航系統的結合是實施精確制導、精確打擊的有效途徑。目前，美軍正在多種導彈中引入GPS／TNS （慣性導航系統），可使導彈命中精度提高到10米以內。第三，單兵定位。衛星導航定位系統可為士兵提供三維方位和數字信息，每個士兵在任何時候都能知道自己在戰場中的位置，可根據作戰需要及時向后方或友鄰部隊申請戰斗支援或后勤支援。

三大系統各顯神通

目前，世界上正在運行的全球衛星導航定位系統主要有兩大系統：一是美國的GPS系統，二是俄羅斯的“格魯納斯”系統。近年來，歐洲也提出了有自己特色的“伽利略”全球衛星定位計劃。因而，未來密布在太空的全球衛星定位系統將形成美、俄、歐操縱的GPS、“格魯納斯”、“伽利略”三大系統“競風流”的局面。

GPS獨占鰲頭 GPS系統由24顆工作衛星和4顆備用衛星組成。它們分布在6個等間距的軌道平面上，軌道面相對赤道的夾角為55度，每個軌道面上有4顆工作衛星，衛星的軌道接近圓形，軌道高度為2.01836萬公里，周期約12小時。GPS能覆蓋全球，用戶數量不受限制。其所發射的信號編碼有精碼與粗碼。精碼保密，主要提供給本國和盟國的軍事用戶使用；粗碼提供給本國民用和全世界使用。精碼給出的定位信息比粗碼的精度高。GPS系統能夠連續、適時、隱蔽地定位，一次定位時間僅幾秒到十幾秒，用戶不發射任何電磁信號，只要接受衛星導航信號即可定位，所以可全天候晝夜作業，隱蔽性好。

GLONASS不甘落后 俄羅斯GLONASS衛星定位系統擁有工作衛星21顆，分布在 3個軌道平面上，同時有3顆備份星。每顆衛星都在1.91萬公里高的軌道上運行，周期為11小時15分。因GLONASS衛星星座一直處于降效運行狀態，現只有8顆衛星能夠正常工作。GLONASS的精度要比GPS系統的精度低。為此，俄羅斯正在著手對 GLONASS進行現代化改造，12月就發射了3顆新型“旋風”衛星。該衛星的設計壽命將為7～8年（現行衛星壽命為3年），具有更好

的訊號特性。

GLONASS與GPS有許多不同之處：一是衛星發射頻率不同。GPS的衛星信號采用碼分多址體制，每顆衛星的信號頻率和調制方式相同，不同衛星的信號靠不同的偽碼區分。而GLONASS采用頻分多址體制，衛星靠頻率不同來區分，每組頻率的偽隨機碼相同。由于衛星發射的載波頻率不同，GLONASS可以防止整個衛星導航系統同時被敵方干擾，因而，具有更強的抗干擾能力。二是坐標系不同。GPS使用世界大地坐標系（WGS-84），而GLONASS使用前蘇聯地心坐標系（PE-90）。三是時間標準不同。GPS系統時與世界協調時相關聯，而GLONASS則與莫斯科標準時相關聯。

“伽利略”后來居上 “伽利略”系統是歐洲計劃建設的新一代民用全球衛星導航系統，預計2008年系統建成并投入運營。按照規劃，“伽利略”計劃將耗資約27億美元，星座由30顆衛星組成。衛星采用中等地球軌道，均勻地分布在高度約為2.3萬公里的3個軌道面上，星座包括27顆工作星，另加3顆備份衛星。系統的典型功能是信號中繼，即向用戶接收機的數據傳輸可以通過一種特殊的聯系方式或其他系統的中繼來實現，例如通過移動通信網來實現。“伽利略”接收機不僅可以接受本系統信號，而且可以接受GPS、“格魯納斯”這兩大系統的信號，并且具有導航功能與移動電話功能相結合、與其他導航系統相結合的優越性能。

“伽利略”系統與GPS系統的主要區別在于：“伽利略”系統確定地面位置或近地空間位置要比GPS精確10倍。其水平定位精度優于10米，時間信號精度達到1 00納秒。必要時，免費使用的信號精確度可達6米，如與GPS合作甚至能精確至4米。一位電子工程師舉例說明了這個區別：“如今的GPS只能找到街道，而?伽利略 ?系統則能找到車庫門。”

太空爭奪再掀波瀾

20世紀90年代初，美軍GPS在海灣戰爭中風頭出盡，對衛星定位系統的發展和應用起到了推波助瀾的作用。如今，為打破美、俄在衛星定位領域的統治局面，為獲得高精度參數，為提高獨立安全防務能力，歐盟也決心加入全球定位系統競爭的行列，謀求擁有自己的“定盤星”。然而，美國為了維持其在衛星定位系統方面的壟斷地位，并維護以此獲取的巨大戰略利益，一直反對包括歐盟在內的其他國家籌建新的衛星導航定位系統。為阻止歐盟發展“伽利略”系統，美國雙管齊下：在政治上拉攏歐盟，聲稱歐盟與美國同屬“盟邦”，無須“另起爐灶”；在技術上極力限制和滲透，大力插手該系統。近日，美國還粗暴干預“伽利略” 系統的傳送信號設置，要求“伽利略”系統的信號頻率與GPS的信號頻率避免重疊或相近，目的是美國必要時能在不干擾自己信號的條件下，干擾“伽利略”系統的信號。

圍繞著全球衛星定位系統，一方面是極力打壓，另一方面是分庭抗爭。美國欲以GPS系統壟斷全球；俄羅斯咬緊牙關，繼續維持著自家的“格魯納斯”系統；歐盟不甘受制，欲以“伽利略”系統迎接挑戰。一場爭奪太空導航定位統治權的競爭已拉開了帷幕。