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GloblePositioningSystem
广州南方测绘仪器有限公司
“伽利略”计划
意大利天文学家伽利略利用天文望远镜发现银河系由无数颗恒星组成,月亮表面凹凸不平,木星有4颗卫星,有时太阳会出现黑子等许多观测成果,证明了哥白尼的日心说,也使他成为利用望远镜观察天体取得丰硕成果的第一人。为了纪念这位卓越的天文学家,1999年欧盟决定实施具有自主知识产权的卫星导航系统计划时,将这一计划命名为“伽利略”卫星导航计划。
GPS与GLONASS
我们知道,目前世界上已有的两大卫星导航定位系统在运行:一是美国的全球定位系统(GPS),二是俄罗斯的“格鲁纳斯”(GLONASS)。但是这两个系统受到美、俄两国军方的严密控制,其信号的可靠性无法得到保证。长期以来欧洲只能在美、俄的授权下从事接收机制造、导航服务等从属性的工作。
“伽利略”计划时间表
欧盟在1999年2月首次提出“伽利略”计划。计划分成四个阶段:论证阶段,时间为2000年;系统研制和在轨确认阶段,包括研制卫星及地面设施,系统在轨确认,时间为2001年至2005年;星座布设阶段,包括制造和发射卫星,地面设施建设并投入使用,时间为2006年至2007年;运营阶段,从2008年开始。2000年度的论证工作为“伽利略”计划勾画出一个轮廓。论证报告指出,计划投入32。5亿欧元的资金,服务范围覆盖全球,可以提供导航、定位、时间、通信等项服务。其服务方式包括开放服务、商业服务与官方服务三个方面。
“伽利略”计划的开放服务
开放服务包括定位、导航和时间信号服务,但不包括系统集成信息。对用户而言,系统集成信息是指用户能实时了解系统发布的信号的质量,尤其是可能的预设的功能性干扰情况。开放服务和现有的GPS和GLONASS系统的类似服务相兼容,但其服务精度更高。任何人只要装备了“伽利略”接收机就能接收GPS、GLONASS和“伽利略”卫星导航系统的信号。开放服务将与商业和生命安全服务共享两个开放的导航信号。开放服务将主要用于道路交通中的个人导航、道路信息和提供路线建议的系统、移动通信等应用领域。
“伽利略”计划的商业服务
商业服务将主要涉及专业用户,这些专业用户将来自测绘、海关、船舶和车辆管理以及关税征收等领域。商业服务将提供在独立频率上的第三种导航信号的接入服务,并使用户能利用三载波相位模糊分辨力技术(TCAR)来改善精度。商业服务中将包含集成信息,时间信号的精度将会高达到100纳秒。商业服务将采取“准入控制”措施,“准入控制”措施的实现将通过接收机上的“进入匙”(类似于移动通讯中的Pin码)来保证。这样将无需使用昂贵的信号编码技术。
“伽利略”计划的官方服务
官方服务的对象是那些对于精度、信号质量和信号传输的可靠性要求极高的用户。官方服务将包括以下三种:生命安全服务、官方管理服务和搜救服务。生命安全服务(开放服务加集成信息)将根据一个明确的“时间警告限定”(在非正常情况出现后6秒)向全球用户发布有关系统的集成信息缺损的警告。生命安全服务的时效性很强,并将实行“准入控制”措施。在有关官方管理领域(例如交通)的服务将具有抵抗人为干扰及非法入侵的能力。官方管理服务的信号将由经过编制的测距码和集成数据组成。这项服务的接入将受到欧盟成员国的控制。搜救服务将实现对遇难人员和运输工具的精确定位,通过“伽利略”卫星装备的搜救转发器,装备有搜救黑匣子的运输工具在出现意外时,搜救黑匣子将开始工作并向救援中心发送求救信号,在收到求救信号后,救援中心会向求救者发送反馈信息。
系统组成
系统还划分为8个区域部分,用来发送针对各自区域的集成信息。每个区域部分的耗费将由所在区域来负担。区域部分将由一个用于监测信号集成信息的测站网和一个数据处理中心组成。它能满足例如机场、港口、铁路、公路、人口和工业密集区等处的不同要求,其定位为精度好于1米。典型功能是信号中继包括信号集成信息的监测、数据处理和传输。
GPS与惯性导航(INS)
从1991年美国的“沙漠风暴”到2003年的“震慑行动”,精确指导武器的应用已经成了高技术战争勿庸置疑的杀手锏,使用比例也从91年的40%达到2003年的90%。精确制导武器以其预先设定目标,防区外发射,发射后不用管,和高精确性改变了战争态势,使技术含量低的军队完全成为标靶甚至无法达到有效杀伤对手的目的。91年海湾战争以后,包括中国在内的很多国家都开始重新思考高技术条件下的战争模式。直接结果就是空军海军力量的加强和传统陆军的裁减。当然高技术战争不仅包括精确制导武器,还有以卫星,预警机,无人机为基础的战场信息获取系统,C4I指挥通讯系统和优势的火力灵活的战术。但以战斧巡航导弹为代表的精确打击武器无疑是赢得战场优势的刀尖。
GPS的优势
GPS系统是21颗在轨导航卫星不间断发射包含导航电文,轨道信息,时钟信号等无线电信号由接收机接收,利用几何交会原理得出精确坐标的系统。GPS单点定位精度可以优于20米,同时可以得到接收机所在载体的方向,速度高程等信息。
GPS的优势在于高精度,高动态,全天候,实时性,没有误差累积。但是GPS的弱点同样明显,第一必须与天空通视,不然无法收到信号。第二GPS无线电信号到达地面已经非常微弱,接收机必须增益才可以解算。这两点在浓烟,电磁辐射强烈,甚至人为干扰的战场环境变得比较突出!这在老型号战斧被伊军GPS干扰机欺骗偏离目标的战例中非常明显的表现出来。