9月19日凌晨3时10分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,以“一箭双星”方式,成功将第14和第15颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。
另据中信建投证券研报,全球导航系统委员会(ICG,International Committee on GNSS)确定的四大全球卫星导航系统,即美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的GALILEO、以及中国的北斗(COMPASS)卫星导航系统。
目前,美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统分别已于1993年底和2011年底实现全面运行,提供全球范围内导航、定位、测速和授时等服务;中国的北斗二代系统也已于2011年12月27日正式试运行,并将在2012年底左右实现正式运行,向亚太区域用户提供相应服务;欧洲的GALILEO系统之前一直处于缓慢的发展中,计划2014年正式运行。
总体上,美国的GPS系统为目前使用最广泛的卫星导航系统,占据了全球90%以上的份额,全球卫星导航系统呈现以美国GPS为主,其他三家各有特色的“一家领先,三家加速跑”的格局。
美国的GPS系统最早提供全球运行,占据全球绝对应用
美国GPS (Global Positioning System)是目前全球卫星系统中技术最早、应用最广泛的系统,其起步于20世纪70年代,耗资300多亿美元,经过20多年的研究测试和实验,于1994年3月完成了24颗卫星在轨的完整系统网络,实现全球98%地区的覆盖。
GPS系统主要由三部分构成:(1)空间星座:在地球上空6个轨道面上由24颗卫星(每个轨道面4颗,此外在轨的还有3颗有源备份卫星)组成的空间卫星网络系统,使用户在全球任何时间、任何地方都可观测到4颗以上的卫星;(2)地面站系统:由地面主控站、基站、监测站及地面天线组成的地面站系统,用以获取卫星发射的信息,计算卫星星历及其相对位置;(3)用户终端系统设备:用户配置的终端设备等用户端设备系统,实现具体功能。
GPS系统以其全球卫星覆盖、全天候信息服务、三维高精度获取速度和时间信息、反应速度快效率高、功能多应用广泛等特点成为当今全球主导性的导航系统,是各行业和大众应用中,各相关产业(包括芯片、终端设备制造和导航服务)研发的基础,占据了全球卫星导航市场约90%以上的份额。
俄罗斯GLONASS系统已于2011年底全球运行,目前正在加速推进应用
俄罗斯的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System)简称为GLONASS(“格洛纳斯”),是与美国的GPS相类似的,也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成,具备定位与导航、授时、测速、大地测量与制图等功能的导航系统。现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS系统卫星星座由24颗卫星组成,均匀分布在3个近圆形的轨道平面上,每个轨道面8颗卫星,轨道高度19100公里,运行周期11小时15分,轨道倾角64.8°。GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式,根据载波频率来区分不同卫星(GPS是码分多址(CDMA),根据调制码来区分卫星)。GLONASS卫星导航系统采用军民合用、不加密的开放政策,目前提供2种导航信号:标准精密导航信号(SP)和高精密导航信号(HP)。
该系统由前苏联80年代初开始建立; 2001年,俄罗斯政府通过“格洛纳斯”导航系统联邦目标计划,宣布恢复由于苏联解体而停滞的系统建设;2007年,俄政府取消所有“格洛纳斯”系统的民用限制;2010年年底,俄完成GLONASS星座的全面部署;截至2011年末,GLONASS带来了31颗在轨卫星,按照其 “2020年前GLONASS联邦计划”方案,俄罗斯将为GLONASS系统注资4020亿卢布(约144亿美元),用于保持星座上的卫星数目、研制新的卫星、开发导航地图、建设必要的地面设施、补充研发用户设备等。
欧洲GALILEO系统重新启动,预计2015年实现全面运行能力
伽利略定位系统(Galileo Positioning System),是欧盟正在建造中的卫星定位系统,能与GPS和GLONASS全球导航定位系统实现互操作,可提供:公开服务(OS)(与GPS的标准定位服务相类似);生命安全服务(SoLS);商业服务(CS);公共特许服务 (PRS);及搜救(SAR)服务5种服务。
系统起步于1999年2月,由欧盟成员国及其他地区国家共同参与建设。系统计划空间段将由位于中高度轨道的30颗卫星构成(包括27颗工作星,以及3颗备份卫星),分别置于3个轨道面,轨道高度为23616公里,倾角为56度;卫星质量为625kg,在轨寿命15年。系统目前已有2颗卫星在轨,第三颗和第四颗Galileo在轨验证(IOV)卫星预计搭乘“联盟”火箭于2012年10月发射升空。这些新卫星将加入2011年发射的首批两颗Galileo卫星,定位于距地23222千米高的中地球轨道。
2012年3月14日欧洲慕尼黑峰会上,欧洲航天局(ESA)伽利略项目办公室负责人哈维尔·贝内迪克托为伽利略卫星发射安排了一个极具挑战的进度表,即在2014年和2015年将进行多达4次的伽利略卫星发射。该计划将确保伽利略系统能在2014年提供初始服务,2015年提供全面服务。
我国的北斗(COMPASS)系统后起之秀,即将完成亚太区域系统组建
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。目前,我国正在实施北斗卫星导航系统建设的“三步走”计划。根据系统建设总体规划,2003年,中国成功发射了3颗北斗导航试验卫星,建立起北斗导航试验系统,成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家;2012年左右,系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力;2020年左右,建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。我国北斗系统建设采取“三步走”的发展战略。目前,北斗二代系统已发射9颗卫星,按照计划,2020年建成由35颗卫星组成的全球卫星导航系统。
我国北斗卫星导航系统虽然起步较晚,但一直保持较快的发展速度。随着我国综合国力的不断提高,各行各业对更高性能导航设备的需求日益增长,都大大促进了北斗卫星导航系统的发展,此外,我国良好的制造业产业优势也将保证北斗产业下游终端设备制造业的迅速发展,从而在不远的未来,呈现出以我国自主卫星导航系统为基础,社会应用需求为依托,相关设备制造公司迅速崛起的极具潜力的北斗产业市场。
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