太空上演“雙星”戰(zhàn)

定位系統(tǒng)之爭(zhēng)

智能手機(jī)普及以來(lái)，人們對(duì)于其支持的美國(guó)全球定位系統(tǒng)英文縮寫“GPS”已經(jīng)非常熟悉。而近年來(lái)，一些新款智能手機(jī)在使用說(shuō)明上特別標(biāo)注，能同時(shí)支持GPS和 GLONASS，后者究竟是何物，相信很多人不甚了解。其實(shí)，GLONASS譯為格洛納斯，是俄語(yǔ)“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”的縮寫，它是一種由俄羅斯主導(dǎo)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

目前，聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)認(rèn)定的四大全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括，中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐洲伽利略定位系統(tǒng)、美國(guó)全球定位系統(tǒng)和俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)。前兩者處于建設(shè)和完善中，后兩者是世界上較為通用的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，無(wú)論從發(fā)展歷史還是定位能力看，GPS和格洛納斯都堪稱當(dāng)今全球定位系統(tǒng)中的“雙子星”。

GPS系統(tǒng)的前身是美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)，1958年研制，上世紀(jì)90年代中期全面建成使用，并經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和完善。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度授時(shí)。GPS由三部分組成，一是太空部分，即位于地球軌道的衛(wèi)星，負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)，由美國(guó)空軍負(fù)責(zé)維護(hù)與控制；二是控制部分，由各類地面站組成，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星位置和軌道，也由美國(guó)空軍負(fù)責(zé)管理；三是用戶部分，智能手機(jī)等具備GPS能力的終端能接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，并將之轉(zhuǎn)換成用戶可見(jiàn)的位置信息。GPS的太空部分由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆運(yùn)行、3顆備用，最少只需其中3顆衛(wèi)星就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度，用戶數(shù)量不受限制。其所發(fā)射的信號(hào)編碼有精碼與粗碼。精碼保密，主要提供給本國(guó)和盟國(guó)的軍事用戶使用，粗碼提供給本國(guó)民用和全世界使用。

GPS是當(dāng)今世界最為成熟的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它發(fā)展歷史較長(zhǎng)，從一開(kāi)始就定位為軍民兩用系統(tǒng)，這使它的商業(yè)推廣非常成功，穩(wěn)坐全球民用市場(chǎng)的頭把交椅。

GPS雖然已經(jīng)在全球市場(chǎng)獨(dú)占鰲頭，但從發(fā)展歷程上看，其實(shí)格洛納斯組網(wǎng)時(shí)間更早。上世紀(jì)60至70年代，由于西科琳衛(wèi)星定位系統(tǒng)無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需要，蘇聯(lián)開(kāi)始研制格洛納斯，1982年發(fā)射首顆衛(wèi)星入軌。后來(lái)由于經(jīng)費(fèi)不足，加之衛(wèi)星使用壽命較短，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)一度只剩6顆衛(wèi)星運(yùn)行。蘇聯(lián)解體后，格洛納斯由俄羅斯接管，但發(fā)展依然緩慢。普京上臺(tái)后，非常重視該系統(tǒng)發(fā)展，陸續(xù)研制出格洛納斯-M和格洛納斯-K衛(wèi)星，提高了性能并延長(zhǎng)了使用壽命。經(jīng)過(guò)十多年的努力，尤其是格洛納斯-M衛(wèi)星投入使用，格洛納斯終于具備了與GPS抗衡的能力。格洛納斯由衛(wèi)星星座、地面測(cè)控站和用戶設(shè)備三部分組成。目前，格洛納斯星座系統(tǒng)擁有29顆衛(wèi)星，其中24顆是按規(guī)定模式運(yùn)行，為用戶提供全球定位信號(hào)，4顆作為備用衛(wèi)星，1顆進(jìn)行飛行測(cè)試。

究竟孰優(yōu)孰劣？

作為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)中最成熟的“雙星”，格洛納斯與GPS的實(shí)際表現(xiàn)究竟孰優(yōu)孰劣？1991年，GPS接收機(jī)成功實(shí)現(xiàn)“瘦身”，美國(guó)生產(chǎn)出了一種僅重2.75磅（約等于1.24千克）的手持終端，代替了此前重達(dá)50磅（約等于22.6千克）的軍用接收機(jī)，在用戶終端的小型化方面取得巨大進(jìn)步。今天，GPS用戶終端不僅更加小型化，成本也大大降低了，使用者只需擁有GPS接收機(jī)即可使用該服務(wù)，無(wú)須另外付費(fèi)。這些優(yōu)勢(shì)使GPS的商用性進(jìn)一步拓展。

GPS信號(hào)分為民用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)和軍用精確定位服務(wù)兩類。民用定位精確度大概在100米左右，軍用定位精度在10米以下。2000年以后，克林頓政府取消了GPS的選擇性誤差政策，取消了對(duì)民用信號(hào)的干擾，使得民用GPS也能達(dá) 到10米左右的定位精度，進(jìn)一步鞏固了其在民用市場(chǎng)的地位。尤其值得關(guān)注的是，它在軍事應(yīng)用上的特色，一是它不同于雙星定位（以2顆在軌衛(wèi)星的已知坐標(biāo)為圓心，各以測(cè)定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑，形成2個(gè)球面，用戶終端將位于這2個(gè)球面交線的圓弧上）系統(tǒng)，使用過(guò)程中接收機(jī)不需要發(fā)出任何電磁信號(hào)，只要接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)即可定位；二是GPS系統(tǒng)定位迅速，一次定位時(shí)間僅幾秒到十幾秒，且可全天候作業(yè)。這些優(yōu)勢(shì)都能增強(qiáng)軍事用戶的隱蔽性。

再看格洛納斯，它與GPS在技術(shù)上有許多不同，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。一是坐標(biāo)系不同，GPS使用世界大地坐標(biāo)系（WGS-84），而格洛納斯使用蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）。二是時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)不同，GPS系統(tǒng)時(shí)間與世界協(xié)調(diào)時(shí)相關(guān)聯(lián)，而格洛納斯則與莫斯科標(biāo)準(zhǔn)時(shí)相關(guān)聯(lián)。三是衛(wèi)星發(fā)射頻率不同，GPS的衛(wèi)星信號(hào)采用碼分多址體制，每顆衛(wèi)星的信號(hào)頻率和調(diào)制方式相同，不同衛(wèi)星的信號(hào)靠不同的偽碼區(qū)分，而格洛納斯采用頻分多址體制，衛(wèi)星靠頻率不同來(lái)區(qū)分，每組頻率的偽碼相同。由于衛(wèi)星發(fā)射的載波頻率不同，格洛納斯可以防止整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)被敵方干擾，因而抗干擾能力更強(qiáng)。但從定位精度上看，目前格洛納斯的定位精度約為2.7米，要低于GPS的1.8米。另外，格洛納斯的應(yīng)用普及度還遠(yuǎn)不及GPS，這與俄羅斯長(zhǎng)期以來(lái)不夠重視開(kāi)發(fā)民用市場(chǎng)的政策有很大關(guān)系。

GPS和格洛納斯都是冷戰(zhàn)的產(chǎn)品，當(dāng)年正是格洛納斯的出現(xiàn)加速了GPS的發(fā)展進(jìn)程。如今，格洛納斯奮起直追的狀態(tài)仿佛歷史再現(xiàn)。近年來(lái)，俄羅斯一方面在更多國(guó)家推廣用戶使用格洛納斯，另一方面為了提高格洛納斯的定位精度和服務(wù)質(zhì)量，正在全球各地增加地面站系統(tǒng)的數(shù)量。按照目前的發(fā)展?fàn)顩r，GPS和格洛納斯之間的差距將會(huì)逐漸縮小。

在美國(guó)推廣遇阻

格洛納斯目前由俄羅斯航天兵管理，整個(gè)系統(tǒng)由俄國(guó)防部科學(xué)信息協(xié)調(diào)中心負(fù)責(zé)。在軍事領(lǐng)域，它負(fù)責(zé)為俄軍提供獨(dú)立導(dǎo)航數(shù)據(jù)；在商業(yè)應(yīng)用方面，它與GPS存在事實(shí)上的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。實(shí)際上，近年來(lái)俄羅斯一直有搶占全球定位市場(chǎng)份額的雄心。普京總統(tǒng)2000年上任后，一直希望格洛納斯成為能替代GPS的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。2011年，俄羅斯終于擺脫了對(duì)美國(guó)定位網(wǎng)絡(luò)的依賴，向其目標(biāo)真正邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

目前，格洛納斯只在南極洲和巴西設(shè)立了海外地面站。效仿GPS在全球范圍內(nèi)建立更多的地面站，將極大提高格洛納斯的定位精度，并十分有利于其搶占全球定位市場(chǎng)的份額。為此，俄羅斯提出了一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，要在36個(gè)國(guó)家建設(shè)50個(gè)地面站系統(tǒng)，以提升格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力。已經(jīng)與俄羅斯就建設(shè)地面站系統(tǒng)達(dá)成協(xié)議或進(jìn)行相關(guān)談判的國(guó)家，包括古巴、西班牙、印度 尼西亞、澳大利亞、尼加拉瓜、越南等。今年4月，俄羅斯宣布欲將格洛納斯與白俄羅斯及哈薩克斯坦兩國(guó)系統(tǒng)進(jìn)行整合，以加強(qiáng)這一導(dǎo)航系統(tǒng)。此外，俄羅斯正在南非、中國(guó)、印度和巴西這四個(gè)世界主要新興經(jīng)濟(jì)體內(nèi)推廣使用格洛納斯，但這一計(jì)劃卻在美國(guó)遇阻。

開(kāi)始新一輪太空冷戰(zhàn)

2012年5月，俄羅斯聯(lián)邦航天署向美國(guó)當(dāng)局申請(qǐng)，在美建立8個(gè)格洛納斯系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站，卻被美國(guó)防部和中央情報(bào)局以“危害國(guó)家安全”為由拒絕，他們認(rèn)為這些監(jiān)測(cè)站會(huì)增加俄彈道導(dǎo)彈的精度，而俄方并沒(méi)有清楚闡明這些監(jiān)測(cè)站的性質(zhì)。但另一方面，俄羅斯方面稱，美俄雙方于1992年和2011年曾簽訂協(xié)議，根據(jù)協(xié)議內(nèi)容，美國(guó)在俄羅斯修建了11個(gè)GPS地面站。這種不對(duì)等的待遇，讓俄方難以接受。

于是，面對(duì)美國(guó)拖延的態(tài)度，俄副總理羅戈津在批評(píng)俄聯(lián)邦官員不了解本國(guó)內(nèi)部“GPS信號(hào)校正站”相關(guān)信息的同時(shí)，要求他們?cè)?014年2月出具一份報(bào)告，徹查在俄GPS地面設(shè)備的來(lái)源和所有權(quán)。在掌握相關(guān)情況后，他宣布從6月 1日起，俄羅斯將暫停境內(nèi)11個(gè)GPS地面站的運(yùn)轉(zhuǎn)，并威脅稱如果美方不批準(zhǔn)俄在美的建站計(jì)劃，將在9月1日完全停止這些GPS地面站的運(yùn)轉(zhuǎn)。

羅戈津所公開(kāi)的GPS與格洛納斯之爭(zhēng)，本來(lái)是俄美在全球定位領(lǐng)域的爭(zhēng)斗，之前，俄羅斯曾禁止不支持格洛納斯服務(wù)的電子產(chǎn)品入俄。此次借機(jī)關(guān)停GPS在俄服務(wù)，主要目的自然是力推格洛納斯上位。但也有人認(rèn)為，正值美國(guó)因克里米亞和烏克蘭問(wèn)題制裁俄羅斯之際宣布這一決定，背后的政治意味不能不讓人玩味。受到制裁的俄羅斯急于反擊，此前已提出不與美國(guó)在國(guó)際空間站合作、不賣火箭發(fā)動(dòng)機(jī)給美國(guó)，如今又在GPS與格洛納斯的地位之爭(zhēng)中不惜“撕破臉”。

俄方這一報(bào)復(fù)性措施對(duì)GPS的影響有多大？ GPS奠基人之一布拉德福·帕金森在羅氏言論發(fā)出后就指出，俄方這一舉動(dòng)不會(huì)對(duì)大多數(shù)普通用戶造成影響，卻可能給俄羅斯用戶造成影響。GPS的控制部分負(fù)責(zé)跟蹤GPS衛(wèi)星、監(jiān)視衛(wèi)星信號(hào)傳輸、進(jìn)行分析，還要向衛(wèi)星星座發(fā)送指令和數(shù)據(jù)。目前，它擁有1個(gè)主控站、1個(gè)備用主控站、12個(gè)指揮控制天線和16個(gè)監(jiān)測(cè)站，但沒(méi)有一個(gè)站點(diǎn)位于俄羅斯境內(nèi)。若在俄的11個(gè)GPS地面站停運(yùn)，則受影響的主要是俄羅斯的GPS用戶。羅戈津顯然清楚這一點(diǎn)，但并不因此而擔(dān)憂，他表示，GPS停運(yùn)后格洛納斯系統(tǒng)會(huì)為本國(guó)用戶提供服務(wù)。

不可忽視的中國(guó)“BDS”

中國(guó)北斗定位系統(tǒng)于上世紀(jì)90年代初期開(kāi)始研發(fā)，至今已發(fā)射16顆衛(wèi)星。2012年，北斗導(dǎo)航服務(wù)范圍成功覆蓋中國(guó)及東盟10國(guó)。北斗定位系統(tǒng)相對(duì)于GPS還“很年輕”，世界定位系統(tǒng)幾乎全部由美國(guó)的GPS掌控著，北斗定位系統(tǒng)目前所占的市場(chǎng)份額還不到1%。從2013年開(kāi)始，北斗定位系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向民用市場(chǎng)，“BDS”（北斗的英文字母縮寫）在媒體中的曝光頻率驟然加大。2014年開(kāi)始，BDS和泰國(guó)率先合作，三年內(nèi)將在泰國(guó)境內(nèi)建立220個(gè)地基增強(qiáng)站。屆時(shí)，BDS在泰國(guó)的定位精準(zhǔn)度可縮減至厘米級(jí)。

BDS定位系統(tǒng)的目標(biāo)，是在2020年之前在東盟10國(guó)建立1 000多個(gè)地基增強(qiáng)站，屆時(shí)，中國(guó)和東盟將共享同一套衛(wèi)星定位系統(tǒng)，這對(duì)聯(lián)合追捕跨國(guó)犯罪、雙邊貿(mào)易、旅游等方面有很大的推動(dòng)作用。中國(guó)在與東盟國(guó)家建立導(dǎo)航合作的同時(shí)，和俄羅斯在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的合作也在進(jìn)一步加強(qiáng)。中俄雙方共同協(xié)定在各自境內(nèi)設(shè)立“BDS”和“GLONASS”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并計(jì)劃形成統(tǒng)一的導(dǎo)航空間。

目前，BDS的產(chǎn)品正在慢慢豐富，并由尖端的軍事領(lǐng)域逐漸滲透到尋常百姓家。BDS已成功研發(fā)短報(bào)文技術(shù)，即在無(wú)通訊信號(hào)覆蓋區(qū)域，用戶可利用北斗產(chǎn)品發(fā)出容量為140個(gè)字符的消息求救，這是BDS的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)之一。按照現(xiàn)今BDS進(jìn)軍民用市場(chǎng)的進(jìn)程，相信在不久的將來(lái)，BDS至少能撬動(dòng)GPS三分之一的市場(chǎng)，成為GPS最強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一。

四大全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

目前在世界范圍內(nèi)，有中國(guó)的BDS、美國(guó)的GPS、歐盟的伽利略和俄羅斯的“格洛納斯”四套衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。歐盟于1999年首次公布伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃，該項(xiàng)目總共將發(fā)射32顆衛(wèi)星，因各成員國(guó)存在分歧，計(jì)劃已幾經(jīng)推遲。由于經(jīng)濟(jì)狀況等原因，俄羅斯的 GLONASS在民用推廣方面進(jìn)展緩慢。從發(fā)展勢(shì)頭看，未來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航在民用領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，將主要在GPS和BDS中展開(kāi)。

四大全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

中國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星

優(yōu)勢(shì)：互動(dòng)

北斗系統(tǒng)具備在任何時(shí)間、地點(diǎn)為用戶確定其所在的地理經(jīng)緯度和海拔高度的能力。北斗系統(tǒng)能使用戶知道自己的位置，還可以告訴別人自己的位置，特別適用于需要導(dǎo)航與移動(dòng)數(shù)據(jù)通信場(chǎng)所。

美國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星GPS

優(yōu)勢(shì)：成熟

GPS幾乎已經(jīng)成為衛(wèi)星導(dǎo)航的代名詞，其實(shí)它只是美國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS原是專門用于為洲際導(dǎo)彈導(dǎo)航的秘密軍事系統(tǒng)。現(xiàn)運(yùn)行的GPS系統(tǒng)由24顆工作衛(wèi)星和4顆備用衛(wèi)星組成。衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為美國(guó)八大無(wú)線產(chǎn)業(yè)之一。GPS的全球銷售額以每年38%的速度增長(zhǎng)，2005年全球GPS市場(chǎng)已達(dá)310億美元。

歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星

優(yōu)勢(shì)：精準(zhǔn)

衛(wèi)星數(shù)量多達(dá)32顆，軌道位置比GPS高。伽利略可為地面用戶提供3種類型信號(hào)，其中包括免費(fèi)信號(hào)、加密且需交費(fèi)才能使用的信號(hào)、加密且可以符合更高要求的信號(hào)。最高精度比GPS高10倍，確定物體的誤差范圍在1米之內(nèi)。如果說(shuō)GPS能找到街道，伽利略就能找到車庫(kù)的門。

俄羅斯格洛納斯導(dǎo)航衛(wèi)星

優(yōu)勢(shì)：抗干擾能力強(qiáng)

格洛納斯由29顆衛(wèi)星組成，也是由軍方負(fù)責(zé)研制和控制的軍民兩用導(dǎo)航定位衛(wèi)星系統(tǒng)。盡管其定位精度比GPS、伽利略略低，但其抗干擾能力卻是最強(qiáng)的。