“伽利略”卫星导航系统概述

能实 现定 位 的区域 ， 伽利 略 系统可 以很 容 易克服 干 扰并 进行信 号 接 收 ， 如 高纬 度 地 区 、 例 中亚 以及 黑
海等 地 区。
“ 利 略 ” 统 另 一 个 特 点 ， 是 具 有 全 球 搜 索 伽 系 就 与 救 援 （ ＡＲ） 能 。这 项 功 能 利 用 了 现 有 的 “ 斯 Ｓ 功 科
与 ＧＰ Ｓ的 Ｓ Ｓ相 类 似 ， 种 服 务 免 费 提 供 给 Ｐ 这 全球 的使用 者 。 ２ ）商 业 服 务 （ ｏ Ｃ ｍｍｅｃ ｌ ｅｖｃ ） ｒｉ ｒ ｉ ａＳ ｅ
“ 全球导航 卫 星 系 统 ” ＧＬ ＮＡＳ ） 容 。用 户 可 （ Ｏ Ｓ兼 利 用 同一接收机 从不 同组合 的卫星 获得定位信 息 。 不过 ， 通过 把双频 工作 作 为标 准 配 置 ， 伽 利 略” “ 将 提供 高达米 级 的定位 精 度 ， 民用 精 度 可达 ６ｍ， 这 是 以往面 向公众 的系统从未 达 到过 的［ ］ １ 。
角为 ５。 ６。卫 星 全 部 部 署 到 位 后 ， 伽 利 略 ” 导 航 “ 的
增强 系统 均 能 相 容 的第 一 代 全 球 导 航 卫 星 系 统
（ Ｓ ～）第二 阶段是 建 立一 个 完 全独 立 于 Ｇ Ｓ ＧＮ Ｓ １ ； Ｐ
和Ｇ Ｏ Ｌ ＮＡｓ ｓ之 外 的 第 二 代 全 球 导 航 卫 星 系 统
（ ＮＳ 一 ）也 就 是 伽 利 略 系 统 。伽 利 略 系 统 将 实 Ｇ Ｓ２ ，
信号 即便对 纬度 高 达 ７ 。 与 北 角对 应 ） 至 更 高 ５（ 乃
的地 区也能 提供 良好 的覆盖 。由于卫星数 量多 ， 星 座经过 优化 ， 上 有 ３颗 热 备份 星 可用 ， 加 系统 可保 证 在有 一颗卫 星失 效 的情 况下 也不 会 对用 户 产 生
１ 系 统 组 成
全 面 部署 后 的 “ 利 略 ” 伽 系统 由 ３ Ｏ颗卫 星组
成， 中２ 其 ７颗 为工作 星 ， 为在 轨 热备 份星 。按 ３颗 设 计 ， 星将 分 布在地 球上 空 ２ ２ ２ｋ 的 圆形 中 卫 ３ ２ ｍ 地 轨道 （ Ｏ） 上 ， 轨 道 面相 对 于 赤 道 面 的倾 ＭＥ 面 各
过各 个 系统数 据 的组合 来实 现定 位导航 的要求 。
条款 （ ＡＲ ） Ｓ ｓ 中的 “ 直 制 导 方法 ” 比拟 ， 提供 垂 相 并
完 好 性 信 息 ， 种 服 务 一 般 只 用 于 交 通 运 输 、 只 这 船
人港 、 铁路 运输 管制 和航 空管 制等 。
４ ）公 共 规 范 服 务 （ ｕ ｌ ｇ ｌｒＳ ｒ ｉ ） Ｐ ｂｉ Ｒｅ ｕａ ｅｖ ｅ ｃ ｃ
这 种服 务 只 提供 给 欧 盟 成 员 国 。提供 了 与 欧
洲 密 切 相 关 的 军 事 、 业 和 经 济 服 务 ， 如 ： 家 安 工 比 国 全 、 急救 援 、 安 、 察 、 戒 ， 及 紧 急 的 能源 、 紧 治 警 警 以
交 通 和通讯 等 。其卫 星信 号更 为可靠 耐用 ， 成员 受
伽利 略系 统 确 定 目标 位 置 的 误 差 将 控 制 在 １ ｍ之内， 明显 好 于 现 在 使 用 的 ＧＰ ＳＩ Ｉ提供 的 ３ｍ 的定 位精 度 ， 比俄 罗 斯 的 ＧＬ ＮＡＳ Ｏ Ｓ提 供 的 １ ０ｍ 的军 民两 用 信 号 更 优 ， 未 来 建 设 的 Ｇ ＳＩ 技 术 与 Ｐ Ｉ Ｉ 指标 接近口 ］ 。伽 利 略 系 统仅 用 于 民 用 ， 且 为 地 并
帕斯 ～ 萨 尔 萨 特 ” 救 卫 星 系统 。为 实 现 这 一 功 搜 能 ， 颗卫 星要 配备 一 台能把 遇险 信号 从用 户发 射 每
机发 给救 援 协 调 中 心 以 启 动 救 援 行 动 的转 发 器 。
商 业服 务是 对公 开服 务 的一种增 值服 务 ， 以获
取 商 业 回 报 。 比 如 ， 公 开 服 务 中 添 加 加 密 的 数 在 据 ， 过 伽 利 略 导 航 定 位 系 统 和 无 线 通 讯 网 络 的 结 通
收 稿 日期 ：２ １ — ６１ ０ ００ — ７
该 系统 将 在 欧 洲 设 立 两 座 伽 利 略 控 制 中心
（ Ｃ ， ＧＣ ） 以对卫 星进 行 控制 ， 对 导航 （ Ｓ ） 成 的 一 个 全 Ｇ Ｓ构
球 网络所 提供 的数 据 将 通过 一 冗余 通 信 网传 送 给 伽利 略控制 中心 。控 制 中心 将 利用 传 感 器站 的 数 据来计 算完好 性信息 ， 并对所 有卫 星和地 面站时 钟
以提 供更 精确 的定 位 和授 时服务 。
６ ）搜 索 与 救 援 系 统
则 可 以精 准得 找 到车库 门。 因此通过 伽 利略 系统 ， 精 准的定 位 已经 不 是 一 句 空话 。伽 利 略 系统 由 于
采 用 了许 多 较 ＧＰ Ｓ和 ＧＬ ＡＳ ＯＮ Ｓ更 高 的 新 技 术 ，
伽 利 略搜 索 救援 系统 与 国际通 用 的 卫星 搜 索 救援 系统 （ ０Ｓ ＡＳＳ Ｓ Ｃ Ｐ — ＡＲ ＡＴ） 原理 相 同 。但 在 性
能 上 有 了 很 大 的提 高 。
使 得 系 统更 加灵 活 、 面 、 靠 ， 且 可 以提 供 完 全 可 并
整 、 确 、 时 的数 据 信号 。伽 利 略 系统 的卫 星发 准 实
明显影 响 。
现 欧洲拥 有 自己独立 的全球 导 航卫 星 系 统 的长 远
目标 。
“ 伽利 略” 计 划 的实 施 可分 为 三个 阶段 。包 原
括前期 论 证 工 作 、 制 和 鉴 定 阶段 （ ０ １ ２ ０ 研 ２０ — ０５
年 ） 有 三 项 工 作 ， 整 合 任 务 要 求 、 制 卫 星 及 地 ， 即 研 基 设 施 和 对 系 统 进 行 在 轨 鉴 定 。部 署 阶 段 （ ０ ６ ２ ０ — ２０ ０ ７年 ） 任 务 有 两 项 ， 建 造 和 发 射 卫 星 以及 全 的 即 面 安 装 地 面 段 。从 ２ ０ ０ ８年 起 ， 目进 入 商 业 运 行 项 阶段 （ 各种原 因 ， 因 已推 迟 ） 。 “ 利 略 ” 是 欧 洲 自己 的 全球 导 航 卫 星 系 统 ， 伽 将
中 国的 合 作 情 况 。通 过 对 “ 利 略 ” 星 导 航 系统 的 认 识 ， 中 国 的 Ｃ 伽 卫 对 ＯＭＡＳ 系统 建 设 及 应 Ｓ 用开发有一 定的现 实推动 意义 。
关 键 词 ：“ 利 略 ” 卫 星 导 航 系统 ； 子 钟 伽 ； 原
中图分类 号 ： ２８４ Ｐ ２ ．
文献 标 志 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ８９ ６ （ ０ １０ －０ ２０ １ ０ ～２ ８ ２ １ ） １０ ６ —５
Ｏ 引 面
２０ ０ ５年 １ ２月 ｌ ８日， 由斯达 西 姆 公 司 经 营 的 俄 制联盟 一弗 雷盖 特运 载 火 箭从 拜 科努 尔 发 射场 升空 ， 将欧洲 “ 伽利 略” 全球卫 星导航 系统 的第一颗
国控制 。
面用 户提供 ３ 信 号 ： 费使 用 的信 号 ； 密 且 需 种 免 加
要 交 费使用 的信 号 ； 密并 且需 满 足更 高要求 的信 加 号 。免 费服 务信 号 与 ＧＰ Ｓ民用 信 号 相 似 ； 费 信 收 号 主要 指为 民航 和涉 及生命 安 全保 障 的用户 服务 。
合 实现 航空通 信 等 。
３ ）生命 安 全服务 （ ａｅｏ— ｉ ｅｖｃ） Ｓ ｆ—ｆ ｆ Ｓ ｒｉ Ｌｅ ｅ
它 可 以 同 国 际 民 航 组 织 （Ｉ Ａｏ） 准 和 推 荐 Ｃ 标
有 系统 不能 向用 户提供 反 馈信 息 。
２ 系统 特 点
伽利 略 系 统 可 以 实 现 与 ＧＰ Ｓ和 ＧＬ ＯＮＡＳ Ｓ 的兼 容 ， 接 收机 可 以采集各 个 系统 的数 据或者 通 其
地 建 设 ５座 Ｓ波 段 和 １ ０座 Ｃ 波 段 上 行 站 。
是 伽利 略提供 的服 务 种 类 远 比 ＧＰ Ｓ多 ， Ｓ仅 有 ＧＰ
标 准定位 服务 （ Ｐ ） 精确 定 位 服 务 （ Ｐ ） 种 ， Ｓ Ｓ和 Ｐ Ｓ两
而伽 利 略则 提 供 ６种服 务 ， 他们是 ：
１ ）公 开 服 务 （ ｅ ｅ ｖｃ ） Ｏｐ ｎ Ｓ ｒ ｉｅ
“ 利 略 ＂ 星 导 航 系 统 概 述 伽 卫
赵 大海， 宗 刚
（ 北京 工 业 大 学 经济 管理 学 院 ， 京 １０ ２ 北 ０ １４
摘 要 ：给 出 了“ 伽利 略” 星导航 系统 的组 成 、 卫 特点 、 供 的服 务和 时间计 划 ， 析 了 系 提 分 统的关键技 术 、 星座 建设规 划和 目前的进展 情 况 ， 介绍 了“ 利略” 星导航 系统建设 过程 中与 伽 卫
验 证 卫 星 送 人 轨 道 。标 志 着 由 欧 空 局 和 欧 盟 联 手
可在 民用部 门控制 下提供 高度精确 的 、 有保 障的 全 球定 位 服 务 。它 将 与 另 两 个 全 球 卫 星 导 航 系
统— — 美 国的“ 全球 定 位 系统 ” ＧＰ ） 俄 罗斯 的 （ Ｓ和
射 信 号 功 率 较 ＧＰ Ｓ的 大 ， 以 在 一 些 ＧＰ 所 Ｓ系 统 不
４ 关 键 技 术
星上 的两 种原 子 钟 一铷 原 子 频 标 钟 和无 源 氢 脉泽钟 属 于其 中的关 键 技 术 。将 为卫 星 提 供 时 间
基 准 的这两 种 时钟利 用 的是原 子水 平上 的振 荡 ， 每
联 系 人 ：赵 大海 Ｅ－ ｉ：ｏ ｙ ｒ ｌ＠ １ ３ ｃ ｒ ｍａｌｔｎ ｐ ｏｅ ６ ． ｏ ｎ
・
６ ・ ２
ＧＮＳ ｒｄｏ ｉａ ２ １ ． Ｓ Ｗｏ ｌ ｆＣｈｎ ／ ０ １ １
的时 间信号 进行 同 步 。控制 中心 与 卫 星 问 的 数 据
交 换 将 通 过 所 谓 的上 行 站 来 完 成 ， 此 将 在 全 球 各 为
同时 ， 系统 还 能 向用 户 发 送 信 号 ， 知 其 所 处 险 该 告
境 已被 探 测 到 及 救 援 工 作 已 经 展 开 。 这 项 功 能 属
于新发 明 （ 国 Ｃ 中 ＯＭＰ Ｓ系 统 的 短 信 功 能 与 此 ＡＳ 类 似 ） 被认 为 是对 现 有 系 统 的一项 重 大 改进 。现 ，
ｎ ｎｔ ） ｅ ｓ
这 种 加 强 的 导 航 定 位 服 务 根 据 用 户 的 特 殊 要 求 通 过 区 域 性 增 强 的 系 统 向 用 户 提 供 。 该 服 务 可
度 将达 到厘米 级 ， 们 将其 与 Ｇ Ｓ再 次 做 了对 比 ， 人 Ｐ
形 象 的 比 喻 说 ： 果 Ｇ Ｓ能 找 到 街 道 ， 么 伽 利 略 如 Ｐ 那
建造 的“ 伽利 略” 系统 向全 面 投入 使用 迈 出了第 一
步。
“ 利略计划 ” 伽 的酝 酿 开始 于 １ ９ ９ ０年 ， 空 局 欧 （Ｓ 决定 研制“ 球导航 卫星 系统 （ Ｓ ）。 Ｅ Ａ） 全 ＧＮ Ｓ ” ＧＮＳ Ｓ分为两个 阶段 ： 一 阶段 是建 立一 个 与美 国 第 Ｇ Ｓ系统 、 罗斯 Ｇ Ｏ Ｐ 俄 Ｌ ＮＡＳ Ｓ系 统 以及 三种 区域
按 照 “ 利 略 计 划 ” 最 初 设 想 ， 统 的定 位 精 伽 的 系
５ ）地 区性 组织 提 供 的导航 定 位 服务 （ ｖｇ — Ｎａ ｉａ
ｔｏ Ｓｅ ｖ ｃ ｓ Ｏ ｅ ｉｎ ｒ ｉｅ ｔ ｂ Ｐｒ ｖ ｄ ｄ ｙ ｏ ｉ ｅ ｂ Ｌｏｃ ｌ ａ Ｃｏ ｐ — ｍ ｏ