新葡萄京娱乐场中国和俄罗斯重复一齐,很难达

2019-11-05 01:25 来源:未知

美媒:北斗系统精度媲美GPS “伽利略”很难达此水平

    “天眼”的宇宙江湖

  俄罗斯《消息报》3月28日报道称,中俄两国将在5月份讨论实现格洛纳斯与北斗全球卫星导航系统兼容与互操作的前景,中方建议俄方考虑在上合组织区域内打造统一的全球卫星导航系统监控体系。中国卫星导航系统委员会还向俄罗斯国家航天公司建议实时交换有关导航卫星状态、工作能力、信号质量等方面的数据,互传校正信息。

美国太空评论网2月中旬刊载纽约记者泰勒·迪纳曼文章称,考虑到席卷全球的经济危机及欧盟方面决策和预算编制效率的低下,中国“北斗”卫星导航系统可能会先于“伽利略”卫星导航系统运行。而且,中国“北斗”的精度或许能够与美国GPS相媲美,而“伽利略”则很难达到这一水平。

  作为导航卫星领域的新兵,中国的北斗计划在面临国际竞争的同时,也要利用规则寻求发展与合作

  北斗走向世界势必多方合作

文章称,中国已以决定不更改其计划用于新改良的“北斗”卫星系统的导航频率,而这将给欧洲伽利略联合工业造成极大的困扰。2008年12月,全球卫星导航系统(ICG)国际委员会在美国加利福尼亚州帕萨迪纳市举行了第三次会议,会议报告指出,虽然美国能够就一些次要的问题与中国达成一致意见,但欧洲却无法使中国改变其“北斗”卫星导航使用频率的计划——除非中国事先同意,否则“伽利略”常规公共服务(Public Regulated Service)信号便无法用于军事目的。这就是所谓的频率覆盖问题。

  本刊记者/崔晓火  彭辉

  当今世界,全球卫星导航系统这一高端俱乐部有四名主要玩家,分别是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗和欧盟的伽利略。而这四大全球卫星导航系统之间素来存在竞合关系。

文章借用前法国总统雅克·希拉克的话称,如果事情继续这样发展下去,那么,这个旨在避免欧洲沦为美国“技术附庸”的系统,将会使欧盟陷入受中国制约的境地。事实上,欧洲人之所以邀请中国加入“伽利略”项目,是因为他们认为,这会为中欧双方共同削弱美国实力奠定基础。

  在美国人发射首颗全球定位系统(GPS)卫星32年后,由中国人建造的全球卫星导航系统终于来到了启动的前夜。

  美国GPS卫星组网最早完成,市场覆盖率最高,然而,要想实现全球精准定位往往非一家之力所能及。俄罗斯媒体介绍,若要在城市建筑群环境中精准、可靠、无间断地确定目标方位,需要在不同时间获取约50颗卫星的导航信号,这意味着要使用不少于两个全球卫星导航系统。正因如此,很多导航平台都安装同时支持美国GPS和俄罗斯格洛纳斯两个全球卫星导航系统的芯片。

文章接着指出,在中国方面看来,在“伽利略”项目中,欧洲人不但利用了他们,还欺骗了他们——中国积极的参与了“伽利略”项目,希望能够从中得到自己的利益,但却发现自己被关在了“伽利略”控制机构的大门之外。到最后的时候,中国发现其对“伽利略”的影响,远远低于日本与印度对“全球卫星导航系统”的影响,而且,后两个国家甚至并没有为正在建造的信号扩增系统支付一分钱。

  然而,北斗系统面对的却是一个逐渐拥挤的轨道空间,这里遵从的是先来后到、对号入座的游戏规则,简单的丛林法则并不能为国际成员抢夺更多的轨道资源。面对人类共有的外太空资源,兼容、互通的轨道频率才是实现全球导航真正无盲区的解决之道。

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文章称,现在,欧洲不仅因中国而感到郁闷,还因美国而感到气愤。这是因为,华盛顿拒绝为实现欧洲人的愿望而向中国施加压力。

  人造星座

  ▲资料图片:2015年10月31日,美国用宇宙神5号火箭成功发射GPS 2F-11导航卫星。

这是具有讽刺意味的,毕竟“伽利略”并没有考虑到美国的最大利益。目前,一些欧洲谈判者甚至威胁说要退出2004年美欧双方就频率覆盖问题签署的协定——这可不是欧洲与奥巴马新政府打交道的最佳途经。

  距离我们头顶上空约2万公里的中地球轨道,密布着源自多国的人造星座。

  据了解,美国GPS于1993年底完成24颗卫星组网。俄罗斯的格洛纳斯于2010年补齐系统所需24颗卫星,随后又作出计划陆续增加。欧洲的伽利略则打算2020年发射完毕全部30颗卫星。中国的北斗也同样将时点定在了2020年,届时实现35颗卫星的全球组网。

文章指出,欧盟建立“伽利略”卫星导航系统的决心毋庸置疑。一直以来,欧洲人都希望欧洲能够在未来的“后美国”时代,成为世界上最重要的超级实体,而“伽利略”系统则是新欧洲的基石。所以,文章称,欧洲人将坚持研发该系统,即使这会破坏其与美国或中国的关系。

  这些“星座”由各国的数十颗卫星组成。它们像图钉一样被准确地“钉”在地球上方的位置上,随地球自转。由于要在任何时间覆盖地球的任意角落,一套正常运作的导航系统需要24颗卫星才可以满足全球用户的需求,因此中地球轨道范围内近年来始终比较拥挤。

  正如俄媒所言,很多导航平台同时支持GPS与格洛纳斯,未来,“中国北斗”要想蜕变为“世界北斗”,多方合作显然势在必行。早些年中欧在这方面有过短暂的合作,但因为欧洲人态度摇摆不定而作罢。后来与俄罗斯的合作逐渐进入视野。

文章称,目前中国第二代导航系统的研究已经取得了引人注目的发展。“北斗”卫星导航系统很可能将会在“伽利略”之前运作。文章表示,这并不令人感到意外,因为欧盟的决策与预算编制效率远远不及中国,但意想不到的是,中国卫星导航系统的精度似乎能够与美国的GPS相媲美,而“伽利略”则很难达到这一水平。

  现在,这一轨道中就包括了人们熟知的美国GPS全球定位系统。它遍布全球的24颗卫星占据了距离地表20200公里处的6条“黄金轨道”,相当于坐上了头等舱。今天,地球上的任意地点均被4颗GPS卫星同时覆盖,并可以被卫星即时锁定、追踪,和好莱坞影片中的情节一样。

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文章称,如果这信息得到证实的话,美国与欧盟必然会对中国技术发展如此迅速的原因感到奇怪。

  但GPS并非目前唯一正在运行的导航系统。由前苏联启动的全球导航卫星系统格洛纳斯(GLONASS)的24颗卫星和GPS“星座”呈首尾相接,排列于距地面19100公里的轨道。经过多年修复,浓缩了俄罗斯人宇航技术精华的导航系统如今也足以覆盖整个地球,并且俄罗斯仍在投入资金壮大其导航卫星队伍。

  ▲资料图片:2011年展出的格洛纳斯卫星模型(维基百科)

  就在美、俄两国占据导航卫星区域半壁江山的同时,主要工业国家也在逐步实现其对太空导航资源的占用,就连一部分没有实现导航技术突破的国家也不甘落后,计划于近年启动各自的导航系统,太空势必更加拥挤。

  早在2014年就曾有格洛纳斯国际项目部的负责人指出:“(格洛纳斯)对华合作的主要理念是打造从大西洋至太平洋的统一导航空间。中方伙伴对此构想产生了兴趣,我们在双边以及亚太经合组织运输工作组框架内均讨论过此事。”2015年,中国与俄罗斯签署北斗和格洛纳斯卫星导航系统共用兼容性声明。2017年,北斗与格洛纳斯成功进行了两大系统的兼容试验。媒体对此评价,双方联手打造兼容使用、精度更高卫星集群的前景可期。

  目前,中国的北斗系统已有7颗卫星处于中地球轨道之内,而欧盟主导的“伽利略”系统(Galileo Program)亦有2颗试验性卫星在运行。

  而今,中俄推动探索系统兼容的前景正一步步成为现实,中俄即将开启下一步合作商讨恰是明证,两国消费者未来使用高精度卫星导航服务多了一种选择。对格洛纳斯而言,这种合作意味着用户数量将大幅增长,而对格洛纳斯和北斗两个系统而言,将有助于“成倍提升”为用户提供服务的精确度。

  一些致力于区域导航的国家也在行动。由日本开发的“准天顶”卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System)已于今年9月发射了第一颗卫星,它将用于日本本国的导航。印度区域导航系统的首颗卫星也初步计划于2011年年底发射。

  此外,2014年,北斗已与GPS在达成频率兼容共识基础上正式建立合作机制,共同推动民用卫星导航技术发展。2015年,北斗继续与伽利略完成了卫星导航频率协调工作。在迈向全球的过程中,北斗的道路将越走越宽。

  各国导航系统的设计师们深知,经过30多年的开发,轨道中用于安插导航卫星的位置资源已十分有限。然而,他们仍然必须绞尽脑汁想出新办法,为本国的卫星们找到安稳的栖息之地。

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  “任何一个导航系统,单独运行起来都是脆弱的。目前,各国的导航系统的可靠性仍然不够高,导航卫星仍然容易受到自然或人为的干扰。”多年参与国际导航合作工作的科技部国家遥感中心副主任景贵飞对《中国新闻周刊》表示,“但是,每个国家都需要本国使用的导航系统是可靠的。”

  ▲资料图片:2017年10月,中俄两国已就启动监测和评估格洛纳斯和北斗卫星导航系统性能的联合项目达成共识。

新葡萄京娱乐场中国和俄罗斯重复一齐,很难达此水平。  由于各国对导航系统可靠性的要求极为严苛,尽管美、俄两大系统已经在全球范围运行,但是拥有一套独立卫星导航定位系统,哪怕其功能只是区域性的,对本国的军事、交通、通信等方面来说依然关键。因为一旦主导国家的卫星导航定位系统发生变动,作为用户的其他国家就可能受到极大影响,甚至连自己的武器都可能失效。

  打铁还需自身硬,北斗有“独门绝技”

  高地之争

  推进合作的同时,北斗自身也在迅速提高。去年11月,香港《南华早报》网站关注两颗“北斗三号”卫星在四川发射升空,评价称这标志了中国的本土导航能力开始进行重大升级。报道援引参与该项目的科学家们的话说,新系统给予民间用户的精度为2.5米至5米,“将能够看清高速公路上的汽车行驶在哪条车道上,探测到强风中建筑物的晃动并引导消防车找到距离最近的消防栓”,与现有的GPS技术相当。此外科学家们还透露,中国军方和一些政府用户将能够使用加密信号获得毫米级精度。

  由于中地球轨道的资源有限,先到位的导航系统,便占据轨道位置最佳、发射频率最稳定的空间,相当于占领了战略高地。

  今年2月,国内媒体又从中国兵器工业集团2018年度工作会议上获悉,北斗地基增强系统一期正式通过验收,可在全国范围内提供实时亚米级精准定位服务,在中东部16个省市提供实时厘米级精准定位服务。此外,“千寻位置服务平台总用户数超过9000万,A-北斗/GNSS快速定位平台服务覆盖全球200多个国家和地区。”据悉,北斗高精度定位服务很快就将可以被全社会共享,并在智慧城市、自动驾驶、智慧物流等方面不断发力。

  导航卫星的先行者GPS先到先得。美国人的24颗卫星得以均匀地广泛分布在6个轨道面上,每颗卫星均距离地面约1.7万公里。这套系统的卫星可以为地球上任意地点连续发射固定频率的信号。只要普通用户装有便携式接收机,无论身处陆地、海上还是空中,都能收到GPS全球统一的固定信号,民用信号的定位精度是10米。

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  近年来,GPS经过多次升级,它的军事作战属性让其在武器授时、即时追踪等关键技术方面拥有绝对优势。截至目前,GPS仍是世界上公认的最为成熟和完善的全球卫星导航系统。

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  实际上,GPS的绝对优势还体现在它的世界市场占有率,世界上绝大多数用户依赖的仍是GPS的24颗卫星。而中国的很多厂商都根据GPS的参数和接口生产接收器,销售给国内外的用户。尽管GPS不为中国的厂商投资一美元,却有中国境内的许多座工厂为其制造终端。

  ▲图片来源:央视新闻

  而在导航技术专家眼中,如果参考GPS系统作为行业领头羊树立的“高标准、严要求”,其他各国导航系统与之还有“若干数量级”的差距。如今,各国只能在美国人占领的轨道资源以外的太空区域布局各自的导航系统。在资源已经十分有限的情况下,各国的腾挪空间也微乎其微,在一定的设计范围内展开“近身肉搏”成为唯一选择,所以各国系统的优劣已并不明显。

  《南华早报》网站去年底则指出,中国已在全国建立了1500多个北斗地面站以提高系统的精度。它还计划在巴基斯坦和泰国等几十个国家建立类似基站,将高精度服务延伸到海外的军事和政府用户。

  作为与GPS共同支撑国际导航系统的俄罗斯格洛纳斯系统,它的24颗卫星分布范围就狭窄许多,仅仅占了3 条轨道上。这种空间布局相对GPS更考验科学家的脑力。

  与世界主要卫星导航系统相比,晚发展20年的中国北斗正在奋力追赶,并在有些方面已经实现弯道超车。北斗系统有自己的“独门绝技”,即通过位置报告和短报文,具备告知别人我“在哪儿”、“干什么”的独特功能。汶川地震救援表明,在通信信号盲区或其他通信手段失效后,它就成了紧急时刻拯救生命的最后“保险索”。

  俄罗斯科学家想出的办法是,由于与GPS的轨道平面相差仅1000公里,所以格洛纳斯需要采取与GPS不同的卫星发射频率。而这样的差异恰恰可以让格洛纳斯提高对高纬度地区的覆盖,并进一步防止整个卫星导航系统同时被敌方干扰。

  北斗的成功再次昭示,没有自主创新就不可能掌握主动权,核心技术买不来,依赖于人必然受制于人。

  然而,上世纪90年代的运作失效,摧毁了用户对格洛纳斯的信心。在前苏联解体后,俄罗斯下滑的国民经济让国家失去了维护其导航系统的能力。在2001年之前,几乎三分之二的格洛纳斯导航卫星因为失修沦为太空废铁。所幸俄罗斯近年来加强了对其导航系统的维护,失效的卫星目前也逐步恢复使用,俄罗斯还将投入数十亿美元用于系统的升级。作为俄罗斯的战略合作伙伴,印度也参与到了该系统的投资中。

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  但格洛纳斯的不幸仍在继续。2010年12月5日,从俄罗斯拜科努尔发射场升空的三颗格伦纳斯导航卫星在升空后偏离轨道,坠落在太平洋。俄罗斯总统梅德韦杰夫在不久前的国情咨文中曾表示,格洛纳斯导航系统应在年底部署完成。目前看来这已成为不可能完全的任务。

  “格洛纳斯系统还是很值得关注,然而各国在看到它经历了‘过山车’式的发展后,对这套系统缺乏足够信心,这一点对于系统工程的前景是不小的麻烦。”景贵飞说。

  此外,为了优先保证军事用途,格洛纳斯系统目前对外开放的民用信号的定位精度仅为30米,这与GPS系统和北斗系统有较大差距,这一劣势使格洛纳斯在与其他导航系统的国际市场竞争中处于下风。

  说到导航定位的精度,目前没有任何系统可以和处于实施阶段的伽利略系统相媲美。该系统确定的全球定位精度要比GPS还要精确10倍,误差可达到1米以内。就连中国的导航技术人员也赞叹其设计的完美程度。

  “伽利略设计得太完美了,比GPS强,比北斗强,但这样一来它的技术就非常复杂。要把它的功能都实现就很难,并且需要很长时间。”中国卫星导航应用管理中心杨元喜院士对《中国新闻周刊》记者说。

  欧洲科学家还为伽利略设定了最大限度的兼容,伽利略接收器不仅接受本系统信号,还可以接受GPS和格洛纳斯两大系统的信号,对于渴望获得稳定导航的用户,这种优越性如虎添翼。

  然而,欧洲人的伽利略目前遇到的最大困难与当年俄罗斯人相似。据欧洲媒体报道,欧盟在伽利略项目的建设预算方面存在十亿欧元左右的资金缺口,这对于尚未从金融危机中恢复的欧洲各国都是不小的负担。资金问题令欧洲和世界迟迟见不到号称“完美”的超级系统大发神威,欧洲人的导航系统推进不见起色。

  欧盟委员会发言人回答《中国新闻周刊》书面采访时透露,伽利略系统的第1和第2颗工作卫星有望在2011年下半年发射,第3、4颗卫星的升空时间也被部署在2012年上半年。

  “我们预计将在2014至2015年之间部署18颗导航卫星。届时,一部分初步的导航公共服务项目,例如搜救服务等,将付诸使用。其他商用导航服务将随着导航卫星的进一步增加而适时启用。”这位发言人表示。

  但即便欧盟的新一轮计划成功实施,伽利略的启用时间也比最初计划推迟了将近十年。

  而相比之下,中国北斗系统建设正稳步推进。虽然中国的导航系统在设计精度上不如欧洲的伽利略,仅为10米,但目前的卫星部署速度让北斗系统得以按计划扩展为世界上第三套正常运行、实用的全球卫星导航系统。

  新兵入列

  “北斗”系统的快速崛起受到了包括美国、欧洲各国在内的密切关注。2010年1月以来连续发射5颗北斗工作卫星的计划,更令外界对Compass(北斗系统的英文名称)的战略意图产生了种种联想。

  2010年10月在意大利都灵举行的全球卫星导航系统国际委员会第五届大会期间,负责北斗导航系统的中国官员,透露了中国北斗的部署计划和使用频段。

  不过,在这次会议上,欧盟官员也表达了对北斗系统在频段使用上的意见。一直为伽利略计划搁置而犯愁的欧洲官员,面对北斗的强势推进态度尴尬。

  “在北斗系统计划使用的频段,伽利略系统实际上拥有优先权。我们认为,两套系统在同一频段重叠运行,可能发生有害干扰,还可能引起两套系统的冲突。”欧盟欧洲委员会在接受《中国新闻周刊》采访时重申了伽利略的立场。

  对此,中方一直坚持自己的意见:按照国际电联的规定和程序,中方对此导航频段的使用具有同等优先权。

  据一名知情人透露,有中国学者向欧洲方面提问:“频段重叠等于干扰吗?频段重叠等于不兼容吗?请回答Yes或No。”

  这个提问难住了欧洲方面的技术人员,双方争执不下。结果还是国际电信联盟的一位官员介入,才缓和了争论。

  曾多次参加国际导航系统协调会议的杨元喜说,在海外参会,最大的感受是但凡听到关于北斗的讨论,几乎都是正面少、负面多,“这是不公平的!”杨元喜说。

  “有人把北斗描绘成一个‘trouble maker’(麻烦制造者)或是干扰者。当然,他们不会公开这么讲,但这个潜台词总是让人不舒服。事实上,北斗是贡献者。”一位业内专家对《中国新闻周刊》记者说。

  在观察家看来,欧洲人的为难与伽利略计划推进不顺有直接的关系。

  2003年10月,经过近两年的谈判,中欧领导人在第六次首脑峰会期期间签署了《中华人民共和国与欧洲共同体及其成员国关于民用全球卫星导航(伽利略计划)合作协议》,并于次年进一步签署《中国国家遥感中心和伽利略联合执行体关于伽利略计划合作协议》。按照两份协议的内容,中国政府计划通过向伽利略项目投资2亿欧元的方式,购买伽利略项目的民用导航服务,并参加伽利略的开发项目。伽利略计划一度是中欧之间最大的科技合作项目,中国也成为参加伽利略计划的第一个非欧盟成员国。

  然而,伽利略计划的投资方式却于近年来发生转变,欧盟各国从商业投资团体手中全盘接管了严重超支的伽利略(计划中投资为34亿欧元)。近10亿欧元的超支负担以及各国对伽利略的不同意见,让伽利略寸步难行。而此时,北斗却加速超车,双方合作的格局就此改变。

  不过目前,中欧双方关于伽利略计划的合作协议依然有效。科技部直属的中国国家遥感中心与欧盟欧洲委员会企业与工业总司之间的交流仍然十分密集,有时几乎每星期都有。

  “现在的问题对于伽利略和北斗来说都是利益攸关的问题。我们已经向北斗团队提出了相关建议,双方正在密切磋商。”欧盟欧洲委员会发言人表示。

  负责北斗计划的专家坦言,面对中欧导航系统合作的两难境地,没有最佳方案,而只有相对较好的选择。

  “双方竞争目前仍然存在。”景贵飞表示,“但现在需要通过双边和多边会谈解决的主要问题:一旦系统建成,北斗和伽利略、GPS、甚至格洛纳斯之间,究竟是替代还是互补。”

  “在国际导航领域,北斗还是一个刚刚入行的新人。即便未来开放了北斗的接口,北斗依然需要利用西方主导的国际规则,通盘考虑自己在全球导航市场上的发展。”中国卫星导航应用管理中心总工程师柳其许说。

  欧盟委员会发言人对《中国新闻周刊》表示,欧盟完全支持中国发展自己的导航系统,两个系统可以通过合作取得积极成果。“在新的合作框架下,双方有新机遇为广大用户提供兼容、互通的导航信息。”

  2012年,全球卫星导航系统国际委员会将在中国举行年会。杨元喜认为,这给北斗提供了一次难得的机会。

  “我想,届时关于北斗如何成为国际导航系统的‘贡献者’的讨论,将会超过关于‘麻烦制造者’的争论。”杨元喜说。

  景贵飞也表示,“双方真正的合作才刚刚开始有些味道。”   ★

  (本刊记者杨时对本文亦有贡献)

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