伽利略系統三篇

2024年1月8日發(作者：常用的歇后語)

伽利略系統三篇

伽利略系統1

GPS系統如今已經具有非常重要的地位，不僅僅是生活中，在軍事上的地位也是非常高，而率先掌握這一技術的是美國，早在1964年，美國已經開始研究“子午儀”系統，并且成為行業的領軍者。

繼美國之后，前蘇聯、歐洲都開始陸續投入到生產研究之中，而我國的起步是比較晚的。歐洲一直以來大投入的是伽利略系統，受到美國技術的影響，伽利略系統一直以來也處于世界前列，我國也曾使用該系統，并且繳納了20億的服務費。

隨著該系統重要性的增加，我國科學家也開始投入精力以及時間進行研究，其中代表產品便是北斗系統，該系統已經非常的成熟，以及在明年年底將會全面建成投入使用。

隨著北斗系統的建成，我們對于伽利略系統的依賴已經被替代，而也就在此時，伽利略系統陷入全面癱瘓，主要原因更是讓人意外以及無奈，據相關媒體報道，伽利略系統的癱瘓是因為公司管理以及組織架構的松散，無人愿意加班檢修，導致設備故障連綿不斷。

如今，我國已經在多個技術上開始發力，GPS系統現階段雖然無法超越美國，但是必然也會成為主流系統，我國科技也會走向更遠。

伽利略系統2

在2019年7月11日以來的約一周時間內，歐洲“伽利略”（Galileo）全球衛星導航系統經歷了從服務降級到服務全面中斷，再到服務恢復的過程。這是迄今為此，全球衛星導航領域發生的最重大的事件之一，引起了各方的密切關注，此次事件對全球衛星導航領域的未來發展產生重要影響。

01

故障發生與發展過程

“伽利略”全球衛星導航系統由歐洲獨立發展，項目于1998年提出并全面啟動論證活動。2016年12月，“伽利略”系統投入初始運行，提供初始定位、導航與授時（PNT）服務，提供PNT服務的衛星數量為11顆。

自“伽利略”系統投入初始運行以來，隨著發射、部署衛星數量的增加，提供PNT服務的衛星數量也在不斷增加，系統運行與服務保持連續、穩定。至2019年5月，提供PNT服務的衛星數量增加至22顆，服務覆蓋、服務性能等得到明顯提升。

然而，2019年7月，“伽利略”系統服務先是發生整體性的性能退化，隨后PNT服務完全中斷，至2019年7月17日（用戶通告時間7月18日），“伽利略”系統初始服務恢復，事件的發生發展過程如下。

節點1

2019年7月11日10：00左右[文中均采用世界協調時（UTC）時間]，GNSS系統監測評估中心發布：“伽利略”星歷數據中斷3h，衛星工作狀態、軌道、鐘差和服務性能等數據均出現中斷。原因是廣播星歷沒有更新。

節點2

2019年7月11日14：25，歐洲全球導航衛星系統管理局（GSA）負責“伽利略”系統服務的歐洲GNSS服務中心（GSC）發布2019年第025號用戶通告（2019025），通告的主要內容如下：

通告類型：一般

通告主題：服務降級

事件開始時間：2019-07-1101:00

事件結束日期：無

涉及衛星：全部

事件描述：在發布新的通告前，用戶將面臨全部“伽利略”衛星的服務降級。這意味著信號不可用或不滿足服務定義文件規定的最低服務性能要求，且用戶將面臨相關風險。名義服務將盡可能快地恢復。

節點3

2019年7月13日20:15，歐洲GNSS服務中心發布2019年第026號用戶通告（2019026），通告的主要內容如下：

通告類型：一般

通告主題：服務中斷

事件開始時間：2019-07-1201:50

事件結束日期：無

涉及衛星：全部

事件描述：直到發布新的通告前，用戶將面臨服務中斷。信號不能使用。

節點4

2019年7月13日21:05，歐盟衛星導航項目管理部門發布“伽利略”用戶服務通告，通告主要包括三個方面的內容：

1）因“伽利略”系統地面基礎設施發生技術故障，導致“伽利略”系統初始服務暫時中斷。全部“伽利略”衛星的導航電文于2019年7月13日

20:15過期，按“伽利略”系統服務定義文件，過期的“伽利略”導航電文不可使用。

2）此次故障不影響用于為處于災難環境下的人員提供定位和幫助的搜索與救援服務（SAR）。

3）技術故障的原因正在確認，并正在實施服務恢復行動，以保證盡快恢復正常服務和服務的安全。

節點5

2019年7月17日，GNSS系統監測評估中心發布題為“‘伽利略’，終于等到你”的消息，稱：2019年7月16日19:00，經過117h10min的等待，“伽利略”系統終于恢復服務。目前已連續恢復3h，各項監測參數正常。

節點6

2019年7月18日08:20，歐洲GNSS服務中心發布2019年第27號用戶通告（2019027），通告的主要內容如下：

通告類型：一般

通告主題：服務恢復（潛在不穩定性）

事件開始時間：2019-07-1720:52

事件結束日期：直至發布新的用戶通告

涉及衛星：全部

事件描述：服務恢復。在發布新的通告前，用戶服務不穩定。

此外，GSA于2019年7月18日發布了“伽利略初始服務正在恢復”的報告，該報告宣布將成立一個由GSA、工業界、歐洲航天局（ESA）和歐盟委員會（EC）組成的專家小組，全天候關注事件，實施并監測以盡快使“伽利略”系統的PNT服務恢復正常。

當前狀態

從“伽利略”系統服務于2019年7月12日01:50發生中斷，至2019年7月17日20:52，“伽利略”系統服務中斷時間達到139h。雖然，歐洲GNSS服務中心已經發布了“伽利略”系統服務恢復的用戶通告。但從國際GNSS監測評估系統（iGMAS）監測評估中心發布“伽利略”系統衛星狀態來看，雖然“伽利略”衛星已經重新開始播發導航信號，但衛星仍處于不穩定的狀態，這也是歐洲GNSS服務中心在其2019027號用戶通告中特別說明系統服務具有潛在不穩定性的原因。

從該監測結果看，與GPS系統相比，“伽利略”系統在軌衛星狀態并不穩定，存在大量未知狀態。因此，結合歐洲GNSS服務中心的用戶通告與iGMAS監測結果，尚不能單獨使用“伽利略”系統提供的PNT服務，其服務的可用性和安全性仍存在較大問題。

02

故障原因

此次事件發生后，普遍推測故障原因是地面運行控制系統出現了問題。根據歐洲GNSS服務中心公告消息和前ESAGNSS發展計劃負責人的說法，很可能是地面運行控制系統引發了“伽利略”系統的大面積故障，且在過去的2年中，被認為是最有可能引發此次故障的精確守時設施曾經2次引發了

“伽利略”服務的中斷，而此次問題之所以如此嚴重，推測可能是位于意大利和德國的2個運行控制中心的精確守時設施（PTF）系統均發生了故障。

GSA在7月18日發布的報告中稱：“伽利略”系統地面基礎設施的一個設備故障引發了技術事故，影響了用于計算導航信息的時間和軌道測算，并對導航電文的生成產生了影響，且這一故障影響到了不同的地面設備。

此外，據俄羅斯衛星網7月18日報道，歐盟委員會發言人露本婭·考德特曾對“伽利略”系統“因網絡攻擊癱瘓”的傳聞給出了回應，稱：“沒有發現網絡攻擊的跡象”。

從7月18日GSA宣布成立專家組來看，故障原因的進一步調查、確認與解決方案的制定和實施將是下一步的重點。隨著調查的深入，將會有更準確、詳細的故障原因披露出來。

03

事件影響

全球導航衛星系統發生如此大規模故障并遲遲無法恢復服務，此類情況前所未有。此次事件將產生何種影響，不但與“伽利略”系統能否盡快恢復有關，而且與由此引發的人們對衛星導航服務的脆弱性的擔憂有關，更與歐盟、ESA對此次危機的處理方法直接相關。

（1）可能引發全球衛星導航產業格局的動蕩或變化

雖然，“伽利略”系統服務已于2019年7月18日全面恢復，長達7天的服務降級與中斷是GNSS發生的最嚴重的服務中斷事件，其影響是不容忽視的。

與2014年4月俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）系統11h的服務中斷相比，“伽利略”系統此次故障的影響顯然更加嚴重。一方面，GLONASS系統服務的恢復遠快于“伽利略”系統；另一方面，俄羅斯很快查明了故障原因，包括：①坐標系統轉換引發的地面運行控制系統軟件問題；②地面運行控制系統出現1.5min的時間跳躍，從而不能生成正確的星歷。故障原因的快速定位，也使俄羅斯在短時間內即恢復了GLONASS系統的服務。

“伽利略”系統此次故障與服務的全面中斷將對“伽利略”系統用戶的信心產生重要影響，對“伽利略”系統在全球衛星導航應用市場的發展極為不利，輕則造成市場拓展難度增加，重則可能全面影響“伽利略”系統的生存與發展。在全球衛星導航領域多系統并存的格局下，各衛星導航系統服務與市場的競爭不斷加劇。在英國脫歐已經對“伽利略”系統發展產生了不利影響的背景下，此次事件如不能很好解決，極有可能危及“伽利略”系統在全球衛星導航市場的作用和地位。

在“伽利略”系統初始服務尚未完全恢復正常（具有潛在的不穩定性）的條件下，GSA與歐洲GNSS服務中心匆忙宣布“伽利略”系統初始服務恢復很有可能是出于盡早恢復用戶信心，避免產生更多負面影響，從而減少對“伽利略”系統與未來應用發展的負面影響。

（2）進一步加劇對導航衛星系統脆弱性的擔憂

歐洲“伽利略”系統發生的此次事件再次表明，全球衛星導航系統是非常脆弱的，特別是地面運行控制系統的任何問題都有可能導致系統服務的降級，甚至崩潰；在美軍將網絡空間定義為第五作戰域的情況下，這一問題尤為嚴重。為此，需要重點關注：

1）地面運行控制系統的持續、穩定運行。應當開展衛星導航系統運行過程中可能發生意外事件的分析、仿真與研究，制定有效、有針對處置的預案，盡一切可能保證衛星導航系統運行與服務的持續、穩定；

2）地面運行控制系統的安全。應當加強地面運行控制系統網絡安全能力建設，使其具備應對各種網絡攻擊，保證衛星導航系統運行控制權的能力。

同時，關于“伽利略”系統“因網絡攻擊癱瘓”的傳聞，也加劇了人們對網絡攻擊與衛星導航運行控制系統網絡安全的擔憂。

美國增強GPS系統賽博安全（網絡安全）能力，正是出于防范網絡安全風險的考慮。美國GPS新一代運行控制系統最典型的特征之一就是具有強大的賽博安全能力，這是下一代衛星導航系統的核心能力之一，是保證衛星導航系統持續、穩定運行與運行控制權的不可或缺的關鍵能力。

在網絡安全威脅日益增長的態勢下，衛星導航地面運行控制系統的網絡安全正在或已經成為衛星導航系統能否安全、持續、穩定運行重要的、甚至是決定性的因素。因此，必須高度重視衛星導航地面運行控制系統的網絡安全能力的研發與建設。

伽利略系統3

因投資規模從最開始預計的10億歐元飆升到100億歐元，許多歐盟成員國不愿出錢導致項目一拖再拖，歷經17年來的數次預算增加和因衛星發射失敗造成的技術延誤后，歐洲伽利略衛星導航系統近日終于上線投入運行，向智能手機和汽車內接收裝置發出第一批衛星信號。這一將由30個超強衛星組成的導航系統有望超過美國全球定位系統（GPS）和俄羅斯的“格洛納斯”衛星導航系統（GLONASS），成為全世界精確度最高的定位導航技術，從而結束歐洲長期以來對GPS與GLONASS的依賴。

由于其衛星數量更多且安裝了最精確原子鐘，運行300萬年后誤差也只有一秒，伽利略導航能提供更好的信號、傳遞更多信息，其免費定位精確度可達到一米以內，付費服務精確度更高，達到厘米以內，而GPS和GLONASS只能達到幾米。

伽利略系統目前有18顆衛星在軌運行，開始階段信號會時斷時續，需要依靠GPS衛星的幫助，但等2020年前完成另外12顆衛星的發射，共30顆衛星盤旋在地球上空23333公里高度，其信號傳導會更加可靠，屆時將提供前所未有的精準時間和位置數據。

伽利略衛星導航系統官網表示：“等30顆衛星全部就位，其搜救服務能大大縮減人員搜救時間，比如，對落入海底或山間迷路人員的搜救，將從之前的3小時縮短到10分鐘。”無論是隧道內，還是被高樓大廈圍繞的街道，只要有人在，伽利略系統的信號就能順利到達。

負責開發這一技術的歐盟委員會和歐洲空間局表示，一些手機生產商已著手制造相關芯片，今后只要裝載兼容伽利略導航系統的芯片，智能手機和導航盒都可免費使用導航服務，有些甚至只需通過軟件升級就能使用。

現在，華為Mate9和西班牙的一種手機已經裝備了兼容伽利略導航系統的芯片。高通、博通、英特爾、聯發等科技巨頭們正在生產兼容伽利略導航系統的十幾種芯片。這些產業合作將為伽利略導航注入大量資金和創新元素，幫助開發出全新運用和服務。

據估計，伽利略導航系統將為歐盟GDP貢獻10個百分點，這一比例到2030年會增加到30%。歐盟委員會表示，伽利略衛星導航系統將在未來20年創造900億歐元的市值，多年投資將獲得回報。