歐洲伽利略衛星導航系統進展上

2024年1月8日發(作者：神舟號)

歐洲伽利略衛星導航系統進展上

徐菁

2011年10月，歐洲將在法屬圭亞那用聯盟號火箭首次發射正式運行的伽利略衛星，伽利略衛星導航系統進入全面部署階段。

全球衛星導航系統(GNSS)是一種天基無線電導航定位與時間傳遞系統．包括衛星星座、地面系統及用戶終端設備等三大部分，可為地球表面和近地空間的廣大用戶提供全天候、全天時、高精度的三維位置、速度和時間信息。伽利略衛星導航系統是歐洲正在實施的一項重大民用航天項目，于20世紀90年代由歐盟委員會和歐空局共同發起，其目標是建成歐洲自主的民用全球衛星導航系統，并與美國GPS和俄羅斯CLONASS導航系統相兼容，從而擺脫對GPS系統的依賴．打破美國對全球衛星導航定位產業的壟斷。在使歐洲獲得工業和商業效益的同時，它將為建立歐洲共同安全防務體系提供基礎條件。

1伽利略計劃概況

利用“國際移動衛星”3發展的“歐洲地球靜止衛星導航重疊服務” (EGNOS)，能夠為歐洲用戶提供輔助測距、GPS和GLONASS系統廣域差分信息以及完好性信息服務。EGNOS設計服務期限為15年，已在2004年進入試運行階段并初步提供商業應用。但是，自20世紀90年代以來，衛星導航技術的應用已經遍及陸地、海洋、航空和航天等各類軍事和民用領域，衛星導航已初步形成一個跨學科、跨行業的綜合性、國際性高新基礎產業。歐洲各國從政治、軍事、經濟和技術等方面的發展戰略考慮．必須擁有自己獨立的衛星導航系統。經過多次商討，1999年2月10日，歐盟在《伽利略——歐洲參與新一代

衛星導航服務》的報告中，首次提出比較可行的歐洲全球衛星導航定位系統計劃——伽利略計劃。2002年3月26日．在布魯塞爾召開的歐盟交通部長會議上，表決通過為該項目劃撥4.5億歐元研究經費．標志著伽利略計劃正式啟動。

伽利略計劃在研發階段由歐盟委員會和歐空局共同負責，歐盟委員會負責政治領域和高層次的任務需求，包括對系統總體結構、經濟收益和用戶需求的研究。歐空局負責空間段及相關地面段的建造、發展和在軌驗證。在建立伽利略系統問題上，歐洲內部從意見分歧到最終統一，這足以表明盡管歐洲國家各有各的考慮．但面對美國的霸權，其他矛盾都可以暫退其后。歐洲人已經達成共識：對歐洲的安全性起關鍵作用的衛星導航系統，如果不受歐洲控制，歐洲的主權和安全就存在嚴重問題。

1.1 系統構成和發展階段

整個伽利略衛星導航系統主要包括全球構成、任務支持、衛星服務、用戶段及外部系統，全球構成的核心是基礎設施，分為空間段、地面控制段和地面任務段。圖1示出了伽利略衛星導航系統構成圖。

在2010年1月歐盟委員會的一份報告中，重新調整了伽利略計劃正式運行的時間節點。根據新的時間節點，該計劃從啟動到實現運營的4個發展階段如下：

·2002—2005年為定義階段．論證計劃的必要性、可行性及具體實施措施：

·2005—2011年為在軌驗證階段，其任務是成功研制、實施和驗證伽利略空間段及地面段設施，進行系統在軌驗證：

·2011—2014年為全面部署階段，包括制造和發射正式運行的衛星，建成整個地面基礎設施：

·2014年之后為開發利用階段，提供運營服務．按計劃更新衛星并進行系統維護等。

目前，伽利略計劃正處于在軌驗證階段的關鍵時期，繼發射2顆GIOVE試驗衛星之后．2011年將發射4顆在軌驗證(IOV)衛星。

但是，根據歐盟委員會最新公布的報告稱，該委員會2010年1月報告中伽利略系統將于2014年投入使用的說法已被推翻，該計劃在2017—2018年之前難以投入運行。

1,2投資和計劃進展情況

2007年9月歐盟委員會發表了繼續支持伽利略計劃的投資建議，提議在歐盟2007—2013年第7個《研究開發框架計劃》中已確定用于伽利略計劃的10億歐元基礎上，再增撥24億歐元支持伽利略計劃，并建議新增的24億歐元從歐盟農業補貼款余額中支付。2007年11月23日，歐盟經濟與財政部長召開會議討論2008年歐盟委員會預算，同意歐盟委員會提出動用農業補貼的投資建議，與此同時歐盟議會也支持這一建議。11月29日歐盟運輸部長最終不顧西班牙的反對，以26:1的法定多數批準繼續推進伽利略計劃．并同意盡可能采用“公平競爭”原則采購后續部署的26顆衛星。

截至2007年底．伽利略計劃已經在研發和在軌驗證階段投入15億歐元，加上歐盟已批準的兩筆共34億歐元的投資．預計到2014年建成伽利略全球導航衛星系統總共需耗資49億歐元。然而，由于伽利略系統進展相當緩慢，因此在歐盟委員會公布的最新報告中稱，該計劃還將需要15—17億歐元的額外投入。該報告還認為，伽利略計劃不僅在長期內難以盈利，還要承受每年7.5億歐元的損失，預計在未來20年內該計劃相關的研制、建設及運營費用總額將超過200億歐元。

伽利略系統運行能力的采購分為6份合同：系統支持、地面任務段、地面控制段、空間段、發射服務及運營。歐空局代表歐盟委員會從2008年7月開始采購工作，在廣泛的對話之后，初步入選公司被邀請提交最佳和最終報價。所有的合同都依據“最合算”原則授出。表1中列出了承包6份合同的候選承包商。

2010年1月7日，歐盟委員會宣布，授出6份中的3份伽利略系統初始運行能力采購合同．系統支持合同授予泰雷茲，阿萊尼亞空間公司意大利公司：前14顆伽利略衛星的建造合同授予德國OHB系統公司：發射服務合同授予法國阿里安公司，這意味著被屢次推遲的伽利略衛星導航系統將在2014年完成初步部署并具備初始運行能力，、

泰雷茲·阿萊尼亞空間公司獲得的系統支持合同價值8500萬歐元，合同時間從2010年持續到2014年，包括支持歐空局整合和校驗伽利略系統的工業服務。OHB公司贏得了14顆衛星的首份訂單，合同價值5.66億歐元，首顆衛星將在2012年7月交付，之后每隔1個半月交付一顆衛星，最后一顆衛星計劃在2014年3月交付：剩下的衛星將按照后續的工作汀單采購．后續合同授予OHB公司還是阿斯特里姆公司將取決于誰能提供最有利的報價。阿里安公司贏得的合同價值3.97億歐元．包括5枚聯盟號火箭的發射，每次火箭發射將攜帶2顆衛星，首次發射計劃在2012年10月進行．之后將每年進行4—5次發射。2011年6月，歐盟授出了地面段的兩份合同。

目前，歐盟委員會已經能夠更好地規劃伽利略系統提供不同服務的時間，其中公開服務、公共特許服務和搜救服務最早將從2014年開始提供，生命安全服務和商業服務將從2014年開始測試．并在伽利略系統星座擁有30顆衛星并具備全面運行能力時提供。

1.3組織管理體制變化

最初．伽利略計劃采用公私合營體制即PPP(Public -pri-vate-partnership)運行管理模式．政府部門與私人參與者將以特許權協議為基礎進行合作。與以往私人企業參與公共基礎設施建設的方式不同．政府與私營部門的合作始于項目的確認和可行性研究階段．并貫穿于項目的全過程．雙方共同對項目的整個周期負責．其目的是使項目風險在公共部門和私營部門之間形成一個合理的分配，同時讓私有產業部門根據項目市場的大小來確定未來的利潤流。

為了與PPP模式相適應．歐盟于2002年5月成立了伽利略聯合執行體( GJU)，作為伽利略計劃開發和部署階段的項目管理機構。GJU主要負責伽利略系統空間段和地面段在研發階段的實施．并為該階段提供其所能支配的資金。根據歐空局與GJU達成的協議．按規定的程序以及非歧視性、透明性和任務公平分配的原則對伽利略計劃進行管理。GJU的機構設置包括管理董事會、執行委員會、主任及業務部。GJU管理董事會的成員由創始成員（歐盟和歐空局）、歐洲投資銀行、私營企業及第三國組成。歐盟和歐空局是主要的資金來源，在董事會中各擁有40%表決權。任何新成員的加入，包括第三國成員的加入均應提交歐盟理事會獲得批準．由管理董事會表決(75%)同意后，經GJU上報歐盟委員會．歐盟委員會向歐盟理事會報告新成員的加入。

但是，事實上，私營企業與政府部門無法在PPP模式上達成一致。歐盟交通運輸委員會承認．沒有能力真正建立起PPP模式．并認為伽利略計劃應該以政府完全投資的形式實現。而GJU也于2006年12月31日解散，其所有職責移交給了歐洲全球導航衛星系統監管局(GSA)。PPP模式的最終失敗由幾方面的原因造成．比如在私營公司根據其預算決定其投資數量方

面缺乏明確的商業案例：沒有一個強有力的權力機構管理伽利略計劃等等。

在PPP模式失敗之后．歐盟交通運輸委員會的成員對建立怎樣的投資模式存在分歧，大部分國家傾向于通過歐盟預算來支持伽利略計劃．因為他們認為歐盟委員會將更加高效地管理伽利略計劃：而德國則希望以后的投資應遵循“公平返還”原則，因此傾向于通過歐空局來投資伽利略計劃。在2007年12月交通運輸委員會會議期間，德國最終同意完全通過歐盟預算進行投資，這意味著只要歐盟提供資金，就擁有伽利略計劃的全部管理權，歐盟委員會成為伽利略計劃的合同授權機構．而歐空局則成為采購代理人。但同時，其他成員國保證在以后的招標中給予德國公司平等的地位．且使德國能繼續在伽利略計劃中行使“含蓄”的領導權。

伽利略聯合執行體解散之后的歐洲全球導航衛星系統監管局是歐盟下屬的官方管理機構（成立于2004年），2007年1月1日正式接管了伽利略聯合執行體的所有任務。歐洲全球導航衛星系統監管局負責管理所有與歐洲全球導航衛星系統(GNSS)項目有關的公共利益，管理和監督歐盟衛星導航計劃的資金使用．藉此幫助歐盟執行委員會處理任何與衛星無線電導航的相關事宜。該局設有常務董事、安全部門、財務部門、法律部門、人事部門、市場發展部門和信息擴展部門。圖2示出了歐洲全球導航衛星系統監管局的組織結構。

歐洲全球導航衛星系統監管局的戰略目標是建成完全運營的伽利略系統．使伽利略系統在民用全球衛星導航領域占據領導地位。其具體工作任務如下：

1)對實施和管理伽利略計劃部署及運營階段的私營特許運營商擁有審批權：

2)負責管理專門分配給GNSS的資金．并監督整體的財務管理：

3)負責管理歐洲ECNOS的經營，并針對EGNOS提出未來的政策框架：

4)負責脅調各歐盟成員國有關頻率領域的活動，以確保GNSS的運營：

5)協助歐盟委員會草擬針對歐洲GNSS的建議．并將此建議提交給歐洲議會和歐盟理事會，同時協助歐盟委員會采納實施規則：

6)負責GNSS系統的現代化和進展：

7)將完成歐盟委員會委托的、與歐洲GNSS計劃相關的預算執行任務：

8)確保GNSS系統的組成，并使其通過正式的認證．因此GSA應推動授權認證機構．簽發相關認證和監測的標準與技術規范：

9)核查私營特許運營商是否履行其承諾：

10)負責管理所有和GNSS系統安全與防御相關的問題：

11)監督EGNOS，使其能與伽利略計劃最好地結合．同時監督伽利略計劃的進展和部署階段的實施。

12)與歐空局合作．并通過合約方式與私營部門合作．以推動GNSS研究和發展領域的活動：

13)與歐盟委員會、歐空局及私營部門合作，協助、動員公共和私營部門的資金，并向歐盟理事會提出針對各個不同階段管理結構的建議：

14)監督整個伽利略計劃的執行，必要時在顧問的協助下作出一定調整：

15)針對發展階段所需要的幫助與歐空局達成協議．劃撥這方而的資金：

16)進行所有有利于歐洲GNSS發展和進步的研究。

1.4國際合作進程

最初．美國試圖說服歐盟放棄伽利略計劃，參與美國的GPS現代化工程，但歐盟堅持建設獨立的伽利略系統．并于2002年單方面宣布伽利略計劃開始實施。于是，美國針對伽利略計劃，提出了伽利略的頻率使用問題、伽利略與GPS的兼容性和互操作問題、伽利略系統將帶來的問題等等。這些問題的陸續提出．使得歐盟在伽利略計劃實施過程中不得不多次與美國協商．以征得美國的同意。

2003年9月，中圍加入伽利略計劃，投資2.3億歐元，接著，以色列、烏克蘭、摩洛哥、韓國陸續成為伽利略計劃的參與圍一2004年6月．美國和歐盟簽署了《關于促進、提供和利用伽利略與GPS衛星導航系統及其相關應用的協議》，協議規定了兩個系統實現相互兼容與互操作性的條件，并促使歐盟同意將伽利略系統納入美國導航戰體系，嚴防伽利略系統的敏感技術、產品和“有安全保障的政府服務”轉移到第三方國家。接著，美國和歐盟義達成了將CPS -3衛星的LIC信號和伽利略衛星公開服務LIF兼容使用的協議，結果使非歐洲國家被排除在伽利略計劃之外。

2006年6月，歐洲宇航防務公司(EADS)下屬的阿斯特里姆公司與美國的洛馬公司簽署協議，決定共同開發一套專門的技術保障系統，以使歐洲的伽利略導航系統和美國的CPS-3系統能

夠實現整合。此外．兩家公司還依據歐洲與美國的…口政策研制有效的軟硬件設備。

2007年7月26日．歐盟和美國達成協議，確定了伽利略衛星導航系統和GPS系統民用信號的兼容方案，以便用戶獲得效果更佳的導航定位服務歐盟和美國達成的協議表明．雙方在衛星導航領域的合作進一步加強．確定兩個衛星導航系統在民用領域使用相同的無線電頻率，用戶可以接收到兩個系統在全球范圍內發出的信號，從而得到更加優質、準確的導航定位服務。