前言

由歐洲航天局發(fā)起的“伽利略”全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)計劃，是繼美國G P S、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)之后的最為完美的全球定位系統(tǒng)。它為其他國家在軍用與民用的諸多領域中定位系統(tǒng)的選擇擴大了空間。由于是歐洲15國共同開發(fā)，同時允許非歐盟國家的加入，它的競爭力要比由美、俄軍方控制的GPS和GLONASS系統(tǒng)強很多?？梢赃@樣理解——伽利略將成為未來大多數(shù)國家首選的全球定位系統(tǒng)，它的軍用與民用市場是無限的。

伽利略計劃的構架

伽利略計劃的研究機構——伽利略聯(lián)合任務中心(JU)于2003年6月在比利時的布魯塞爾建立，并于同年11月1日正式運作，總部將在不久后遷往德國的慕尼黑，它的任務是負責管理正在進行的伽利略計劃的“開發(fā)和確認”階段，該階段將于2005年完成。JU的創(chuàng)辦者是歐洲委員會和歐洲航天局，歐洲投資銀行、私人企業(yè)以及非歐洲共同體國家都可以加入。但按照規(guī)定，兩個創(chuàng)辦者將分別擁有30％以上的控股權。

參加計劃研究的企業(yè)中，按其研究領域與技術優(yōu)勢的不同，任務分配如下：Alenia Spazio(19％)、Alcatel Space lndus-tries(19％)、Galileo Sistemas yServicios(12％)、Thales(12％)、Astrium Ltd(19％)和AstriumGmbh(19％)。

伽利略項目it劃分三個階段，-F面逐一介紹：

第一階段：開發(fā)和確認階段

開始于2001年，將在2005年完成。這一階段的費用為12億5千萬歐元，將由歐洲航天局和歐盟共同承擔。該階段包括研制2顆衛(wèi)星，作為進入軌道的試驗衛(wèi)星，加上以前發(fā)射的4顆衛(wèi)星，總數(shù)達到6顆。除了擔負試驗任務外，占領國際通訊聯(lián)盟分配和授權的頻率也是它們必須完成的使命。

在資金上，法國、德國、意大利和英國平均承擔歐洲航天局17．4％的計劃費用，西班牙承擔11％，其他一些歐洲國家承擔剩余的20．4％。另外，加拿大已正式加入伽利略計劃的第一階段：加拿大航天局于2003年10月7日與歐洲航天局簽署了協(xié)議，為第一階段出資1100百萬加元。作為交換，加拿大公司可以參與伽利略計劃。

中國也在為加入伽利略計劃而努力。中歐導航技術培訓合作中心(CENC)于2003年11月在北京舉行落成典禮，成為所有有關伽利略活動的焦點。歐盟與中國在伽利略計劃的合作協(xié)議于2003年10月30日簽署，該協(xié)議為中國實質性地加入伽利略計劃鋪平了道路。中國將出資約2億歐元，占第一階段總費用的1 2～15％。其他一些非歐盟國家(瑞士、以色列、澳大利亞和巴西)也將加入其中。

第二階段：發(fā)射階段

將于2006年開始至2007年結束。大約將花費21億5千萬歐元(相當于建造200公里的高速公路)，第二階段分為2部分——太空部分和地面部分。

伽利略計劃的空間部分是由30顆地球同步軌道(與赤道夾角56度)上的衛(wèi)星組成，位于距地面23，616公里的高度。無論你站在地球上的任何一點，都將有9顆分布均勻的衛(wèi)星和1顆備用衛(wèi)星提供服務。而GPS則是由27顆衛(wèi)星組成，不平均地分布在6個軌道平面上，位于距地面20，200公里的高度。伽利略計劃中，每顆衛(wèi)星都將裝備一套自動時鐘設備、一套導航系統(tǒng)和一臺合成孔徑雷達。時鐘設備包括一個銣頻率和被動氫微波激射器裝置；導航設備產生并傳送給最終使用者系統(tǒng)導航信號；合成孔徑雷達用于緊急情況下使用。衛(wèi)星為了穩(wěn)定平衡將安裝一個標準的感應盤旋系統(tǒng)，但沒有安裝為準確進入軌道而準備的推進系統(tǒng)。

伽利略聯(lián)合任務中心準備用歐洲航天局最新的火箭(如：阿里亞娜-5ESV和未來的阿里亞娜-5ESC-B)發(fā)射這30顆衛(wèi)星。同時，還考慮用俄羅斯的聯(lián)盟號飛船或者烏克蘭的“ZENITH”作為未來維護和替補工作。

地面部分將建立成一個綜合性體系，它有2個控制中心(可能建在德國和意大利)、5個跟蹤傳輸和控制場所、10個上傳線路站點和29個傳感器站點。伽利略聯(lián)合任務中心不但提供任務控制和支持設備，還提供完整的系統(tǒng)程序。

第三階段：商業(yè)操作階段

將于2008年開始，不過以現(xiàn)在的進度估計很可能會出現(xiàn)延誤。在2003年10月20日，伽利略任務發(fā)布了特許權持有者招標書，中標公司將負責未來伽利略項目的經營。

GPS將無法滿足未來的軍、民用需求

歐洲開發(fā)伽利略項目的原因有很多，表面看起來，是基于政治、經濟、技術、操作上的原因，但其本質是為了打破由美國壟斷的全球定位系統(tǒng)產業(yè)。只不過出于政治考慮，這個想法很少被公開提及。

由美國開發(fā)、運營的GPS系統(tǒng)早在1983年就開始面向軍、民兩用市場開放，但由于使用GPS的行業(yè)或部門不足社會支柱產業(yè)(航空、近海工業(yè)、交通管理、商業(yè)等)就是國防安全領域(搜救行動、國內防衛(wèi)、邊界控制等)。這對歐盟來說，意味著國家的安全與經濟命脈掌握在美國的手中。出于自身利益的考慮，美國經常故意地在某些地區(qū)降低或中斷GPS信號，危及“敵視”美國的這些國家的安全。假如美國的目標地區(qū)轉移到歐洲某地，這對于經濟、軍事高度依賴高科技產業(yè)的歐洲各國肯定會造成癱瘓式的打擊，顯然足這些國家所不能接受的。

即使單從經濟利益來看，美國近期可能出臺為GPS的使用征稅的法令，這無疑導致使用GPS的成本增加，作為社會基礎產業(yè)，成本的增加將給歐洲乃至全球的經濟增長帶來很大的負面影響。目前，GPS的商用客戶與軍用客戶的比例已達100比1，這一比例還在不斷增加。據預測，未來幾年，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的使用者將增加到2億。在應用范圍方面，衛(wèi)星定位、導航與定時終端將被安裝在更多的系統(tǒng)里，甚至未來的手機里都將嵌入衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收模塊。很顯然全球衛(wèi)星定位已成為航天領域里最具有市場潛力的產業(yè)，擁有航天優(yōu)勢的歐洲當然不會將這塊大蛋糕讓美國獨享。

系統(tǒng)的完整性也是伽利略項目得以研制的非常重要的因素。它將保證衛(wèi)星在提供了錯誤信號后及時發(fā)出警告并迅速糾正，以及保持長時間的準確操作。GPS由于沒有系統(tǒng)的完整性，因此在許多使用它的行業(yè)內造成了極大的損失。如倫敦股票交易所為管理控制交易，使用GPS精確計時系統(tǒng)，但由于數(shù)據上傳時出錯，導致交易時間的不準確，給交易所帶來許多麻煩。再如，1997年，GPS Block IIA衛(wèi)星在很長的一段時間里提供了錯誤的導航信息數(shù)據，而沒有發(fā)出任何警告，這一錯誤帶來的損失足無法估量的。伽利略項目將擁有完善的系統(tǒng)，在數(shù)據的傳送與發(fā)布上具有更高的可靠性。同時，未來使用者的接收終端可以同時接收兩套信號(GPS與伽利略信號的選擇完全取決于使用者的個人愛好)，而成本僅相當于現(xiàn)在的20％左右。

伽利略項目提供的4項服務

未來的伽利略項目將通過多頻率系統(tǒng)提供4種不同的服務(GPS的服務種類只有軍用與民用兩類)。

開放式數(shù)據存取服務

通過單頻(系統(tǒng)非完整性，定位精度：15米)或雙頻(定位精度：6米)為廣大的使用者提供數(shù)據。這與GPS很相似，只是在某些方面的性能要好一些。

商業(yè)服務

提供改進的定位準確率(約6米)、改進的數(shù)據完整性和較好的數(shù)據有效性，這些服務足根據所付的費用而決定的，并且，所傳輸?shù)臄?shù)據是加密的。

安全服務

為特定用戶而建立的高數(shù)據完整性服務，具有信號強大、雙頻率(定位精度：4～5米)的特性，完全符合國際民用航空組織(1CAO)和國際海事組織(1MO)的規(guī)則。這項服務主要針對各國的搜救組織，伽利略系統(tǒng)與國際低軌道搜救衛(wèi)星組織(COSPASSARSAT)遇險預警系統(tǒng)完全兼容。可在10分鐘內可探測到遇險信號，遇險信號和位置數(shù)據通過專用的UHF頻率下傳到地面指揮中心，然后衛(wèi)星將給遇險船只或飛機發(fā)出確認信號，每一個衛(wèi)星具有同時容納150個遇險預警信號的能力。

公共管理服務（軍用服務）

主要是為政府部門(法律實施、邊境控制、國土安全、緊急事務等)服務。它將在專用的波段上，以單頻或雙頻進行操作，使用高完整性和可使用性以及抗干擾信號提供服務。通過安裝加固密碼芯片的伽利略軍事信號接收機，未來戰(zhàn)場的主動權將牢牢地掌握在擁有伽利略項目使用權的國家手中。

伽利略項目的軍事用途

軍售問題困擾歐洲

在最近的幾次戰(zhàn)爭中(科索沃、阿富汗和伊拉克)，絕大多數(shù)的精確制導武器都采用GPS數(shù)據制導。但歐洲的防務廠商們在銷售其產品時卻受到美國極大的限制：含有GPS制導模塊的武器不得出售給非北約國家。這在很大程度上影響了防務廠商的銷售業(yè)績，致使許多歐洲公司連年虧損。一旦伽利略項目成功運行，這一窘境將全面改觀，歐洲的防務廠商們可以把含有伽利略定位系統(tǒng)的精確制導武器賣給任何自己想賣的國家。 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的軍用市場擁有量為50萬個接收機、35萬套制導武器。除此以外，在三維電子作戰(zhàn)空間中的準確計時系統(tǒng)也將嵌入到伽利略接收機中。因此，伽利略項目實施后，與其有關的軍用產品包括：軍用無線電設備、手提式戰(zhàn)術計算機、密碼設備、無線電浮標、戰(zhàn)斗搜救設備(CSAR)、跟蹤和目標指定系統(tǒng)、預警系統(tǒng)等。毫無疑問，美國將是最不歡迎這個高速發(fā)展的強勁對手的國家。

導航作戰(zhàn)

導航作戰(zhàn)(NAVWAR)，即運用定位、導航、計時的信息使用，遏制敵方，保護友方的全球定位作戰(zhàn)系統(tǒng)。

導航作戰(zhàn)開始于1997年，最初足通過在L2頻率增加新的精確加密信號來改進GPS軍用信號的安全。同時，提高了信號傳輸?shù)墓β剩乖诔鞘泻蜕絽^(qū)等復雜地形中多路徑信號的排斥問題得到了很大的改進。但功率的提高又干擾了民用GPS信號，只得在一些民用GPS接收機上安裝反干擾天線。

值得注意的是，在軍用領域中有許多GPS商業(yè)接收機，甚至一些老式的軍用飛機上(如美國海軍的F-14、美國空軍的直升機和運輸機等)也有裝配。這些商業(yè)接收機在和平時期進行導航作業(yè)并沒有任何問題。但是，如果在戰(zhàn)爭期間，或被用來確定火力支援坐標等高精度定位，商業(yè)接收機將面臨精度差、抗干擾能力弱、信號擁堵嚴重等諸多問題，這些問題出現(xiàn)在戰(zhàn)場上將會導致火力打擊能力的減弱、誤傷甚至整個攻擊戰(zhàn)術的失敗。

在近期的伊拉克戰(zhàn)爭中，美國部隊偵查到并摧毀了伊拉克6個從俄羅斯獲得的GPS干擾發(fā)射臺。而一種更為有效的干擾手段就是從地面基地發(fā)射器(如一個差分全球定位系統(tǒng)D—GPS或虛擬衛(wèi)星增強系統(tǒng))發(fā)射錯誤的GPS信號，這將導致GPS制導武器偏離目標。

為解決這一威脅，美國軍方研制了反欺騙模塊(SAASM)。它足用來代替處理精確加密信號和抵制選擇性噪音的早期軍事接收機的原始線路。SAASM從2001年開始安裝，到2002年便成為了軍方要求強制安裝在軍用GPS設備上的必備部件。

M編碼信號

未來的Block IIR-M和Block IIF GPS衛(wèi)星將增加高功率的M編碼信號，而更先進的Block 1II衛(wèi)星將提供較高功率的點波束模式，可以克服任何的堵塞和干擾。M編碼接收機正在開發(fā)中并計劃于2007—2008年生產安裝。

M編碼信號在未來的計劃里將可以直接接收，而不再需要GPS信號編碼(C／A編碼)的密碼系統(tǒng)電路。這對于使用GPS制導的快速移動軍用器材來說將是非常重要的，如制導炸彈、導彈、多種火箭系統(tǒng)及制導火炮彈藥等。

與GPS的頻率之爭

伽利略項目使用的是已被GPS占用的頻率波段。伽利略的公共管理服務(軍事服務)信號將在E1和E2頻率(1 5 59—1591MHz)上傳輸，將M編碼信號覆蓋在L1頻率上，而民間的GPS信號編碼(C／A編碼)和軍用的精確加密GPS編碼也同時占用該頻率。另外，伽利略的E5頻率（1164-1215MHz）覆蓋了未來GPS的L5頻率，而E6頻率（1260-1300MHz）的位置鄰近GPS的L2（1227.60MHz）和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)的L2頻率。

伽利略項目的頻率非常接近GPS的頻率，將對美國軍方產生非常嚴重的影響，為防止兩者間相互干擾，美國很有可能堵塞伽利略的信號，但這樣一來GPS也不能使用了。兩者的競爭遠沒有局限于此，伽利略項目將公共管理服務（軍用服務）的頻率安放在M編碼之上的決定表達了這樣一種含義：迫使美國開放反干擾模塊的軍用市場，為歐洲防務廠商利用GPS系統(tǒng)構建的精確制導武器系統(tǒng)能夠銷往全球提供方便，甚至在未來的GPS發(fā)展策略上，歐洲國家也將擁有發(fā)言權。 伽利略項目目前還沒有選擇公共管理服務的信號構架，而任何可能的選擇對美國來說都是一種警示。

美國、北約、歐盟對伽利略的影響

在美國和歐盟之間存在的另一個分歧是：民間公司控制伽利略項目對國家安全的影響。歐盟各國認為這正是伽利略的主要優(yōu)勢之一，而美國擔心在其要攻擊某個國家時這種性質將導致伽利略項目無法關閉或降低這一地區(qū)的信號。如果真是如此，那美國若干年來苦心經營的GPS技術優(yōu)勢不能充分轉化為戰(zhàn)場上的信息優(yōu)勢：當美國有意地降低或關閉某“敵對”國家的GPS信號時，擁有同樣功能（其實是更好）的伽利略衛(wèi)星將為該國提供正常的衛(wèi)星導航、計時等軍、民用服務。

歐盟內部的問題也將影響伽利略項目的發(fā)展：一個歐盟國家在沒有得到歐盟議會同意的情況下展開軍事行動，其是否有權使用伽利略項目所提供的軍事服務?這種情況在未來很可能發(fā)生，如：法國在非洲的行動、希臘與土耳其在愛琴海的爭端、英國與美國部隊的下一個“伊拉克自由行動”等。

伽利略與GPS結合

伽利略的出現(xiàn)將成為GPS的強勁競爭者，對GPS來說，伽利略具有許多非常優(yōu)秀的特征：擁有更新的技術、更多的靈活性、不被美國國防部控制、提供數(shù)據的完整性、強勁的信號以及有保證的性能。換句話說，伽利略的性能早巳凌駕于現(xiàn)今正在使用的GPS之上了，而與美國正在研制的GPS BLOCK IIF和Block III衛(wèi)星性能相近。GPS、伽利略、GLONASS都不能保證完全支持如此眾多的系統(tǒng)。

運用多摸式的接收器，通過伽利略和GPS的共同操作，這種聯(lián)合服務將是解決問題的惟一出路。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的準確性和可使用性足嚴格地與衛(wèi)星的數(shù)量相關的，GPS的24顆衛(wèi)星和伽利略的27顆衛(wèi)星如能聯(lián)合服務，將使位于任何位置的使用者“找到”更多的衛(wèi)星。享受聯(lián)合服務的使用者可以在任何時候“找到”12～18顆衛(wèi)星。同時聯(lián)合服務還將大幅度提高信號傳輸頻率(聯(lián)合服務的頻率為2～8個，而GPS只有1～3個，伽利略只有1—5個)，這對于數(shù)據的完整性以及抗干擾能力來說，將有一個質的飛躍。

社會經濟的發(fā)展造成了城市日益擴大，人口密度增加、建筑物越蓋越高，形成了所謂的“城市峽谷”。在眾多高大的建筑物的阻擋下，本來能找到5—6顆衛(wèi)星的地區(qū)，可能連1顆也找不到，而衛(wèi)星定位系統(tǒng)的使用者大部分又集中在擁擠的大城市中。以GPS為例，在大城市中，只有50％的使用者能夠接收到衛(wèi)星發(fā)來的信號。這一矛盾將在未來越發(fā)明顯，解決的辦法只有——個：增加衛(wèi)星的數(shù)量(不可能減少阻擋衛(wèi)星信號的高樓大廈)。據預測，在聯(lián)合服務模式下，由于衛(wèi)星數(shù)量的增加，將使大城市中95％的使用者能夠享受到服務。在軍用方面，未來的精確制導武器在衛(wèi)星定位的聯(lián)合服務下，無論是反映速度還是定位精度都將大幅度提高，并且視任何復雜地形如無物，在萬千軍中取上將人頭如同探囊取物一般。

盡管伽利略與GPS的聯(lián)合服務好處多多，但美國國防部并不想放棄正在研制的第二代GPS系統(tǒng)。目前，美國的軍工廠商正在研制和生產的第二代手提式輕型G P S 接收機(PLGR—11)、國防GPS接收機(DAGR)、內嵌式微型PLGR引擎等，在未來將裝備美國部隊。因此，未來的美軍仍將只采用單一的GPS定位系統(tǒng)，這對異?！懊β怠钡拿儡妬碚f是福還是禍呢?

中國應更深入地加入伽利略計劃

神舟5號的上天意味著中國向世界宣布，我們的航天技術已躋身世界前列，并將在未來的太空開發(fā)領域展現(xiàn)自己的價值?，F(xiàn)在，伽利略項目的啟動無疑是一個千載難逢的好機會。

前文已經提到，中國在伽利略計劃的第一階段就已出資介入，為今后的更緊密合作開了個奸頭。隨著中國與歐盟的政治、經濟關系的改善，中國將不僅僅足伽利略計劃的出資者，還應該成為掌握核心技術的研發(fā)者和提供航天載具的生產者。這不光足增加高技術產業(yè)出口的經濟行為，廣泛的國際合作將大幅提高中國在航天領域的技術水平，增加技術儲備。

另一方面，只有成為伽利略計劃的核心成員，才有可能在未來的軍事領域擁有可靠的、沒有任何干擾的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。這對已進入信息化轉型的中國軍隊顯得尤其重要。