卫星导航“江湖志”

本刊记者 金星宇

2014年11月17日，国际海事组织海上安全委员会第94次会议在英国伦敦召开。会上，国际海事组织审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，这标志着北斗卫星导航系统正式成为全球无线电导航系统的组成部分，取得面向海事应用的国际合法地位。“北斗”这个我国正在建设中的覆盖全球的卫星导航系统，正以全新的姿态获得世界的关注与认可。

“北斗”初露锋芒“江湖”烽烟将起

卫星导航系统的建设是一项无比庞大的工程，丰厚的技术储备以及雄厚的资金支持两者缺一不可，正因为如此，卫星导航系统建设可以称得上是强大国力的体现。纵观世界，能建设并维持卫星导航系统运作的国家屈指可数，目前世界上已经建成或者正在建设的卫星导航系统共有四个，它们分别是美国——GPS卫星导航系统、俄罗斯——GLONASS（格洛纳斯）卫星导航系统、欧洲——GALILEO（伽利略）卫星导航系统、中国——COMPASS（北斗）卫星导航系统。

由于起点太高，在未来几年、十几年甚至更长时间，卫星导航领域将只有这四大导航系统的身影。支撑起卫星导航系统的国家，就像是武侠小说中的超然独立的绝顶高手，站在巅峰以王者的姿态睥睨众生，留下的总是那遥不可及的背影。这让人不禁联想到金庸先生笔下东邪、西毒、南帝、北丐四大高手。

美国——卫星导航领域的洪帮主

“北丐”洪七公是金庸笔下第一大帮会——丐帮的帮主，在武林中有极高威望。同样，美国作为世界头号强国，一直走在世界前列。两者无论从实力还是地位来说，都有着相似之处。

如今，美国“GPS”卫星导航系统，几乎成为卫星导航系统的代名词。作为世界最早被开发出来的卫星导航系统，如今的“GPS”牢牢占据了世界卫星导航领域的头把交椅，风头一时无两。“GPS”卫星定位系统从上世纪70年代开始发展，最初是美国军方出于军事目的而投入研发的，在这之前美国军方一直应用一款名为“子午”卫星导航系统，但是这款建设于上世纪50年代的卫星导航系统由于种种的技术限制，已经不能满足美军的需要，于是在美国军方大力支持下，“GPS”卫星导航系统应运而生，从而一举奠定了其在卫星导航领域的江湖地位。

GPS系统由28颗地球同步卫星组成（4颗为备用星），均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上。这些卫星与地面支撑系统组成网络，可覆盖全球98%的地区，每隔1～3秒向全球用户播报一次其位置（经纬度）、速度、高度和时间信息，让使用者无论何时何地，都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，确定自己的位置。

从1978年第一颗卫星发射到1995年GPS系统正式建设完成，这项号称是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后第三项庞大的空间计划，整整耗去了美国人近20年的时间和300亿美元资金，不过这一切看起来确实十分值得.1991年“洪帮主”挥起“打狗棒”教训伊拉克时，已接近完成的“GPS”卫星导航系统初露峥嵘，首次投入实战应用便大显神威。可以说“GPS”卫星定位系统的出现改变了美军的作战方式，引领了一场军事变革。

“GPS”首次进入民用领域是在1983年，那一年发生了震惊世界的“大韩航空007号客机空难”。1983年9月1日，从美国肯尼迪机场起飞的大韩航空007号航班因为导航故障误入苏联领空，被苏军战机击落，机上269名人员全部遇难。此次空难直接促成了“GPS”卫星导航系统向民用领域敞开大门，时任美国总统的里根向大众许诺，“GPS”建成之后将开放给大众使用。

虽然如今我们享受到了“GPS”卫星导航系统的服务，但是美国对军用、民用的GPS卫星信号进行了分级处理，GPS卫星将发射两种不同的测距码，即军用的P码和民用的C/A码，分别对应精密定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）。民用的GPS定位精度远远比不上军用的精度，但对普通民众来说，这已经足够了。

俄罗斯——卫星导航领域的“西毒”欧阳锋

在金庸笔下，洪七公与欧阳锋之间似乎永远都有纠缠不清的恩怨，每当两人出场必定兵戎相见，两人实力不相伯仲，都想致对方于死地，却因种种机缘奈何不得对方。这种情形像极了冷战时期的美国与苏联。

前苏联建立卫星导航的计划由来已久，但是发展却比美国滞后。上世纪60年代前苏联便开始了“格洛纳斯”卫星导航系统的可行性方案研究，但直到1982年才发射第一颗卫星，相较美国发射第一颗卫星的时间已经晚了4年。1991年苏联解体后，“格洛纳斯”卫星导航系统由俄罗斯继承。1995年，构建卫星导航系统的24颗卫星全部在轨运行（21颗工作卫星，3可备用卫星），“格洛纳斯”卫星导航系统完成建设。当初前苏联在建设这个卫星系统时，将其作为可以匹敌美国“GPS”卫星系统的重要军事工程，但是国家的巨变注定了“格洛纳斯”卫星导航系统坎坷的命运。

1996～1998年间，由于俄罗斯发生经济困难，导航系统得不到有效的维护导致衰退，在2001～2002年仅有7颗卫星正常工作。2001年，俄罗斯政府启动了“星座渐进增强计划”， 此后10多年里，共投入47亿美元用于该系统的发展，相当于这一时期俄罗斯航空事业发展总预算的三分之一。2007～2010年，俄罗斯先后发射了18颗卫星用于恢复导航系统性能。2011年，“格洛纳斯”导航系统基本修复，实现了第二次全球覆盖。据俄罗斯联邦航天署2012年公布的“格洛纳斯”卫星导航系统扩展计划，到2020年之前，俄政府还将为该系统投入117亿美元。

格鲁吉亚战争中的糟糕表现也是俄政府下大力气投入“格洛纳斯”导航系统建设的动因之一。相对于美国“GPS”卫星导航系统在海湾战争中的风光，俄罗斯“格洛纳斯”卫星导航系统的表现却让人失望，在2008年的格鲁吉亚战争中，“格洛纳斯”导航系统无法为俄军提供导航支持，致使俄军一度被动挨打，俄军精确制导炸弹由于失去“千里眼”的指挥，也没有发挥出应有的威力。

前有“GPS”拦路，后有“北斗”、“伽利略”后起之秀的追赶，俄罗斯“格洛纳斯”卫星导航系统的复兴之路还很长。

欧洲——卫星导航领域的桃花岛主

金庸笔下的桃花岛主——“东邪”黄药师是一位奇才，不仅武功高强而且精通音乐、诗画、术数、奇门遁甲等。黄药师表现出的才情与欧洲有许多相似之处，从文艺复兴到工业革命，无论是自然科学、艺术、文化、哲学，欧洲一直引领着世界的潮流。现下的欧洲虽然不时沦为美国的陪衬，但在世界仍有无比强大的影响力。

“伽利略”卫星导航系统的建设是欧洲为了摆脱对美国“GPS”的依赖而提出的一项战略举措。虽然欧洲与美国的关系紧密，但是在海湾战争和阿富汗战争中，美军对“GPS”信号的管制使欧洲受到了很大影响，这让欧洲产生了自己发展卫星导航系统的念头。于是1999年，欧盟提出“伽利略”卫星导航系统建立计划，2002年经欧洲15国交通部长一致批准，计划正式启动。“伽利略”卫星导航系统建设的特点是群策群力，在建设过程中，不仅由欧洲多国共同参与，还吸纳了许多欧洲以外的国家，如日本、澳大利亚、俄罗斯等，我国也曾是参与国之一，但后来由于种种原因选择退出。

“伽利略”卫星导航系统共有30颗卫星组成（27颗工作卫星，3颗备用卫星），建设完成之后将会提供比美国“GPS”更加精确的定位服务。虽然有着超越 “GPS”的宏大目标，但“伽利略”的建设却是一波三折，麻烦不断。按照欧洲航天局的计划，该系统本应在2008年建设完成，但是由于资金和技术方面的原因，完成时间一直向后推延，2011年、2014年，最后又推迟到了2016年。那么，到2016年“伽利略”是再次爽约还是一鸣惊人？就让我们拭目以待吧。

中国——卫星导航的“南帝”段智兴

金庸笔下的“南帝”段智兴本是大理国皇帝，后出家为僧不问世事。中国改革开放后奉行韬光养晦的对外战略方针，一直埋首发展经济，很少出面插手或干预国际事务。在沉默的背后，我国却一直紧跟世界前沿科技的步伐，“北斗”卫星导航系统的建设就是很好的证明。

1994年我国启动了北斗卫星导航试验系统建设，2000年北斗卫星导航实验系统建成，我国由此成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。我国对“北斗”卫星导航系统建设提出了“三步走”的方针：第一步，启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年实现区域有源服务能力；第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部地区的服务能力；第三步，2020年左右形成全球覆盖能力。目前，前两步已经完成，正向着第三个目标稳步迈进。

从时间轴上我们可以看到，相对于“GPS”、“格洛纳斯”与“伽利略”，我国的“北斗”建设周期很长，基本建设完成需要20年时间，但相对于俄罗斯、欧洲在卫星导航系统建设过程中不断出现的问题，我国的卫星导航系统建设却格外的稳健。北斗卫星导航系统共有35颗卫星组成，相对于其他系统，在卫星数量上有一定的优势。

目前正在建设之中的“北斗”最大问题就是怎样逾越“GPS”这座横亘在面前的大山，在国内，“GPS”占据了中国95%的市场份额，在国际上，虽然“北斗”获得了国际海事组织的认可，但无论从影响力还是市场份额来说，“GPS”都占据绝对的统治地位。

正在建设的“北斗”，要想肩负起摆脱对国外导航技术依赖，在国际导航市场拥有真正话语权的重任，可谓任重而道远。

华山论剑——四大卫星导航系统对比

覆盖范围：

GPS：全球

格洛纳斯：全球

北斗系统：全球

伽利略：全球

卫星数量：

GPS：24颗

格洛纳斯：24颗

北斗系统：35颗

伽利略：27颗

定位精度：

GPS：定位精度10米

格洛纳斯：定位精度水平方向16m，垂直方向25m

北斗系统：三维定位精度约几十米

伽利略：定位误差不超过1米

可容纳用户容量：

GPS：无限多用户

格洛纳斯：无限多用户

北斗系统：用户数量不能超过100万

伽利略：无限多用户

用户范围：

GPS：军民两用，军用为主

格洛纳斯：军民两用，军用为主

北斗系统：军民两用，民用为主

伽利略：军民两用，民用为主