衛(wèi)星導(dǎo)航“江湖志”

本刊記者 金星宇

2014年11月17日，國際海事組織海上安全委員會第94次會議在英國倫敦召開。會上，國際海事組織審議通過了對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認可的航行安全通函，這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分，取得面向海事應(yīng)用的國際合法地位。“北斗”這個我國正在建設(shè)中的覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，正以全新的姿態(tài)獲得世界的關(guān)注與認可。

“北斗”初露鋒芒“江湖”烽煙將起

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)是一項無比龐大的工程，豐厚的技術(shù)儲備以及雄厚的資金支持兩者缺一不可，正因為如此，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)可以稱得上是強大國力的體現(xiàn)。縱觀世界，能建設(shè)并維持衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運作的國家屈指可數(shù)，目前世界上已經(jīng)建成或者正在建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共有四個，它們分別是美國——GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯——GLONASS（格洛納斯）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐洲——GALILEO（伽利略）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、中國——COMPASS（北斗）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

由于起點太高，在未來幾年、十幾年甚至更長時間，衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)⒅挥羞@四大導(dǎo)航系統(tǒng)的身影。支撐起衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家，就像是武俠小說中的超然獨立的絕頂高手，站在巔峰以王者的姿態(tài)睥睨眾生，留下的總是那遙不可及的背影。這讓人不禁聯(lián)想到金庸先生筆下東邪、西毒、南帝、北丐四大高手。

美國——衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的洪幫主

“北丐”洪七公是金庸筆下第一大幫會——丐幫的幫主，在武林中有極高威望。同樣，美國作為世界頭號強國，一直走在世界前列。兩者無論從實力還是地位來說，都有著相似之處。

如今，美國“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，幾乎成為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的代名詞。作為世界最早被開發(fā)出來的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如今的“GPS”牢牢占據(jù)了世界衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的頭把交椅，風(fēng)頭一時無兩?！癎PS”衛(wèi)星定位系統(tǒng)從上世紀(jì)70年代開始發(fā)展，最初是美國軍方出于軍事目的而投入研發(fā)的，在這之前美國軍方一直應(yīng)用一款名為“子午”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但是這款建設(shè)于上世紀(jì)50年代的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于種種的技術(shù)限制，已經(jīng)不能滿足美軍的需要，于是在美國軍方大力支持下，“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運而生，從而一舉奠定了其在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的江湖地位。

GPS系統(tǒng)由28顆地球同步衛(wèi)星組成（4顆為備用星），均勻地分布在距離地球20000公里高空的6個軌道面上。這些衛(wèi)星與地面支撐系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，可覆蓋全球98%的地區(qū)，每隔1～3秒向全球用戶播報一次其位置（經(jīng)緯度）、速度、高度和時間信息，讓使用者無論何時何地，都能利用GPS接收機同時收到至少4顆衛(wèi)星的位置信息，確定自己的位置。

從1978年第一顆衛(wèi)星發(fā)射到1995年GPS系統(tǒng)正式建設(shè)完成，這項號稱是繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后第三項龐大的空間計劃，整整耗去了美國人近20年的時間和300億美元資金，不過這一切看起來確實十分值得.1991年“洪幫主”揮起“打狗棒”教訓(xùn)伊拉克時，已接近完成的“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)初露崢嶸，首次投入實戰(zhàn)應(yīng)用便大顯神威?？梢哉f“GPS”衛(wèi)星定位系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了美軍的作戰(zhàn)方式，引領(lǐng)了一場軍事變革。

“GPS”首次進入民用領(lǐng)域是在1983年，那一年發(fā)生了震驚世界的“大韓航空007號客機空難”。1983年9月1日，從美國肯尼迪機場起飛的大韓航空007號航班因為導(dǎo)航故障誤入蘇聯(lián)領(lǐng)空，被蘇軍戰(zhàn)機擊落，機上269名人員全部遇難。此次空難直接促成了“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向民用領(lǐng)域敞開大門，時任美國總統(tǒng)的里根向大眾許諾，“GPS”建成之后將開放給大眾使用。

雖然如今我們享受到了“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)，但是美國對軍用、民用的GPS衛(wèi)星信號進行了分級處理，GPS衛(wèi)星將發(fā)射兩種不同的測距碼，即軍用的P碼和民用的C/A碼，分別對應(yīng)精密定位服務(wù)（PPS）和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）。民用的GPS定位精度遠遠比不上軍用的精度，但對普通民眾來說，這已經(jīng)足夠了。

俄羅斯——衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的“西毒”歐陽鋒

在金庸筆下，洪七公與歐陽鋒之間似乎永遠都有糾纏不清的恩怨，每當(dāng)兩人出場必定兵戎相見，兩人實力不相伯仲，都想致對方于死地，卻因種種機緣奈何不得對方。這種情形像極了冷戰(zhàn)時期的美國與蘇聯(lián)。

前蘇聯(lián)建立衛(wèi)星導(dǎo)航的計劃由來已久，但是發(fā)展卻比美國滯后。上世紀(jì)60年代前蘇聯(lián)便開始了“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的可行性方案研究，但直到1982年才發(fā)射第一顆衛(wèi)星，相較美國發(fā)射第一顆衛(wèi)星的時間已經(jīng)晚了4年。1991年蘇聯(lián)解體后，“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由俄羅斯繼承。1995年，構(gòu)建衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的24顆衛(wèi)星全部在軌運行（21顆工作衛(wèi)星，3可備用衛(wèi)星），“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成建設(shè)。當(dāng)初前蘇聯(lián)在建設(shè)這個衛(wèi)星系統(tǒng)時，將其作為可以匹敵美國“GPS”衛(wèi)星系統(tǒng)的重要軍事工程，但是國家的巨變注定了“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)坎坷的命運。

1996～1998年間，由于俄羅斯發(fā)生經(jīng)濟困難，導(dǎo)航系統(tǒng)得不到有效的維護導(dǎo)致衰退，在2001～2002年僅有7顆衛(wèi)星正常工作。2001年，俄羅斯政府啟動了“星座漸進增強計劃”， 此后10多年里，共投入47億美元用于該系統(tǒng)的發(fā)展，相當(dāng)于這一時期俄羅斯航空事業(yè)發(fā)展總預(yù)算的三分之一。2007～2010年，俄羅斯先后發(fā)射了18顆衛(wèi)星用于恢復(fù)導(dǎo)航系統(tǒng)性能。2011年，“格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)基本修復(fù)，實現(xiàn)了第二次全球覆蓋。據(jù)俄羅斯聯(lián)邦航天署2012年公布的“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)擴展計劃，到2020年之前，俄政府還將為該系統(tǒng)投入117億美元。

格魯吉亞戰(zhàn)爭中的糟糕表現(xiàn)也是俄政府下大力氣投入“格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的動因之一。相對于美國“GPS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中的風(fēng)光，俄羅斯“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的表現(xiàn)卻讓人失望，在2008年的格魯吉亞戰(zhàn)爭中，“格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)無法為俄軍提供導(dǎo)航支持，致使俄軍一度被動挨打，俄軍精確制導(dǎo)炸彈由于失去“千里眼”的指揮，也沒有發(fā)揮出應(yīng)有的威力。

前有“GPS”攔路，后有“北斗”、“伽利略”后起之秀的追趕，俄羅斯“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)興之路還很長。

歐洲——衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的桃花島主

金庸筆下的桃花島主——“東邪”黃藥師是一位奇才，不僅武功高強而且精通音樂、詩畫、術(shù)數(shù)、奇門遁甲等。黃藥師表現(xiàn)出的才情與歐洲有許多相似之處，從文藝復(fù)興到工業(yè)革命，無論是自然科學(xué)、藝術(shù)、文化、哲學(xué)，歐洲一直引領(lǐng)著世界的潮流?，F(xiàn)下的歐洲雖然不時淪為美國的陪襯，但在世界仍有無比強大的影響力。

“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)是歐洲為了擺脫對美國“GPS”的依賴而提出的一項戰(zhàn)略舉措。雖然歐洲與美國的關(guān)系緊密，但是在海灣戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭中，美軍對“GPS”信號的管制使歐洲受到了很大影響，這讓歐洲產(chǎn)生了自己發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的念頭。于是1999年，歐盟提出“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建立計劃，2002年經(jīng)歐洲15國交通部長一致批準(zhǔn)，計劃正式啟動?！百だ浴毙l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的特點是群策群力，在建設(shè)過程中，不僅由歐洲多國共同參與，還吸納了許多歐洲以外的國家，如日本、澳大利亞、俄羅斯等，我國也曾是參與國之一，但后來由于種種原因選擇退出。

“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共有30顆衛(wèi)星組成（27顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星），建設(shè)完成之后將會提供比美國“GPS”更加精確的定位服務(wù)。雖然有著超越 “GPS”的宏大目標(biāo)，但“伽利略”的建設(shè)卻是一波三折，麻煩不斷。按照歐洲航天局的計劃，該系統(tǒng)本應(yīng)在2008年建設(shè)完成，但是由于資金和技術(shù)方面的原因，完成時間一直向后推延，2011年、2014年，最后又推遲到了2016年。那么，到2016年“伽利略”是再次爽約還是一鳴驚人？就讓我們拭目以待吧。

中國——衛(wèi)星導(dǎo)航的“南帝”段智興

金庸筆下的“南帝”段智興本是大理國皇帝，后出家為僧不問世事。中國改革開放后奉行韜光養(yǎng)晦的對外戰(zhàn)略方針，一直埋首發(fā)展經(jīng)濟，很少出面插手或干預(yù)國際事務(wù)。在沉默的背后，我國卻一直緊跟世界前沿科技的步伐，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)就是很好的證明。

1994年我國啟動了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建設(shè)，2000年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航實驗系統(tǒng)建成，我國由此成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。我國對“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)提出了“三步走”的方針：第一步，啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建設(shè)，2000年實現(xiàn)區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，2012年左右形成覆蓋亞太大部地區(qū)的服務(wù)能力；第三步，2020年左右形成全球覆蓋能力。目前，前兩步已經(jīng)完成，正向著第三個目標(biāo)穩(wěn)步邁進。

從時間軸上我們可以看到，相對于“GPS”、“格洛納斯”與“伽利略”，我國的“北斗”建設(shè)周期很長，基本建設(shè)完成需要20年時間，但相對于俄羅斯、歐洲在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)過程中不斷出現(xiàn)的問題，我國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)卻格外的穩(wěn)健。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共有35顆衛(wèi)星組成，相對于其他系統(tǒng)，在衛(wèi)星數(shù)量上有一定的優(yōu)勢。

目前正在建設(shè)之中的“北斗”最大問題就是怎樣逾越“GPS”這座橫亙在面前的大山，在國內(nèi)，“GPS”占據(jù)了中國95%的市場份額，在國際上，雖然“北斗”獲得了國際海事組織的認可，但無論從影響力還是市場份額來說，“GPS”都占據(jù)絕對的統(tǒng)治地位。

正在建設(shè)的“北斗”，要想肩負起擺脫對國外導(dǎo)航技術(shù)依賴，在國際導(dǎo)航市場擁有真正話語權(quán)的重任，可謂任重而道遠。

華山論劍——四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對比

覆蓋范圍：

GPS：全球

格洛納斯：全球

北斗系統(tǒng)：全球

伽利略：全球

衛(wèi)星數(shù)量：

GPS：24顆

格洛納斯：24顆

北斗系統(tǒng)：35顆

伽利略：27顆

定位精度：

GPS：定位精度10米

格洛納斯：定位精度水平方向16m，垂直方向25m

北斗系統(tǒng)：三維定位精度約幾十米

伽利略：定位誤差不超過1米

可容納用戶容量：

GPS：無限多用戶

格洛納斯：無限多用戶

北斗系統(tǒng)：用戶數(shù)量不能超過100萬

伽利略：無限多用戶

用戶范圍：

GPS：軍民兩用，軍用為主

格洛納斯：軍民兩用，軍用為主

北斗系統(tǒng)：軍民兩用，民用為主

伽利略：軍民兩用，民用為主