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全球卫星导航系统的现状和前景
发布时间:2009-11-01     信息来源:中国测绘报       作者:      
GNSS(全球卫星导航系统)又称天基PNT系统,其关键作用是提供时间/空间基准和所有与位置相关的实时动态信息,业已成为国家重大的空间和信息化基础设施,也成为体现现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源,也是建设和谐社会、服务人民大众、提升生活质量的重要工具。由于其广泛的产业关联度和与通信产业的融合度,能有效地渗透到国民经济诸多领域和人们的日常生活中,成为高技术产业高成长的助推器,成为继移动通信和互联网之后的全球第三个发展得最快的电子信息产业的经济新增长点。由于其应用与服务的大众化、全球化特质,以及和通信与网络产业良好的互补性、融合性优势,因而具备成长为巨无霸产业的所有有利条件,且目前我国正处在其产业爆发性增长的孕育期。据统计,2008年全球具备卫星导航(GPS)功能的移动电话年销量达到2.4亿部,至2011年则将达到7.2亿部,约占全球手机总数的20%。对于卫星导航产业而言,中国的最大优势是有庞大的内需市场,中国移动通信市场规模现已名列全球第一,汽车销售市场也已跻身世界第二,而这两大市场恰恰是卫星导航的主流应用市场,预计3至5年后将形成年产值超过1000亿元的应用与服务产业规模。

  由于GNSS在国家安全和经济与社会发展中有着不可或缺的重要作用,所以世界各主要大国都竞相发展独立自主的卫星导航系统。估计在2020年前,全世界将有四大全球导航卫星系统(GNSS):现有的美国GPS和俄罗斯GLONASS,欧盟计划在2013年建成的GALILEO(伽利略)系统,以及我国正在建设的第二代卫星导航系统(COMPASS)。GNSS实际上泛指卫星导航系统,包括全球星座、区域星座,及相关的星基增强系统。除了上述的四个全球系统及其增强系统(美国的WAAS、欧洲的EGNOS和俄国的SDCM)外,日本和印度等国也在建设自己的区域系统和增强系统,即日本的QZSS(准天顶卫星系统)和MSAS(多功能卫星增强系统),印度的IRNSS(印度无线电导航卫星系统)和GAGAN(GPS与GEO静地增强导航),以及尼日利亚运用通信卫星搭载实现的NICOMSAT-1星基增强。

  

全球导航卫星系统的现状

  全球卫星导航系统及其产业当前正经历前所未有的三大转变:从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新时代,导致卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT(定位、导航、授时)与移动通信和因特网等信息载体融合的新阶段,导致信息融合化和产业一体化;从经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的新局面,导致应用规模化和服务大众化。三大趋势发展的直接结果是使应用领域扩大,应用规模跃升,大众化市场和产业化服务迅速形成。

  从GPS发展到系统之系统的GNSS,应该说是一种巨大的进步。实际上,GPS从投入正式工作后,于1996年便开始其现代化计划,2000年5月1日取消其人为恶化民用信号精度的可用性选择(SA)之举措,标志着现代化计划进入实施阶段,并预计在2013年完成,现在已经启动新一代的GPSIII,后者计划在2020年完成,星座卫星数量为30个,届时有可能继续成为世界上最先进的系统。GLONASS正在逐步恢复阶段,预计在2011年达到额定24颗星的工作状况,GLONASS也在开展现代化计划,在2010年发射其利用CDMA编码的GLONASS-K,实现与GPS/GALILEO在L1频点上的兼容与互用,其现代化计划预计在2017年完成,星座卫星数量达到30颗。GALILEO系统预期在2013年完成部署,投入运行,它将与GPS在L1和L5频点上实现兼容和互用。我国的BD-2区域卫星导航系统,由12颗卫星组成,计划在2010年建成,并择机启动全球系统建设,估计建成期为2020年,星座卫星数量为30个。

  

全球导航卫星系统的前景

  未来的全球系统,应具有四大特点:一是多层次增强,在全球系统之外,有区域系统和局域系统对其进行增强;二是多系统兼容,通过GNSS兼容与互用的合作,实现L1和L5上的民用信号的互用共享;三是多模化应用,除了导航外,还用于定位、授时、测向,充分发挥其功能与能力;四是多手段集成,除了卫星导航及其增强外,还利用非卫星导航手段,如蜂窝移动通信(UMTS)网络、WIFI网络、INTERNET网络、惯性导航、伪卫星、无线电信标等。采取如此众多的对策措施,旨在形成一个以GNSS为主体的PNT应用服务体系,真正做到任何时候、任何地方、全时段全空间的无缝服务,实现产业的全球化、规模化、规范化和大众化发展。面对BD-2、GPS、GLONASS、GALILEO四大系统100余颗工作卫星在天空中盘旋的局面,用户有个最优化选择和最佳化应用的问题,而四大系统及其它卫星导航服务提供者的各大强国必须认真思考和实现GNSS的兼容与互用,以及探索新一代民用GNSS体系的建设方式和实施办法,在可能的条件下酝酿共建共享的问题。(中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任 曹冲2009.2.20)

 
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