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GALILEO卫星导航系统

 

GALILEO卫星导航系统是欧盟正在建设中的全球导航定位系统,它将提供由民用控制的高精度、承诺性导航定位服务,是世界上第一个完全向民用开放的具有商业性质的卫星定位系统,既能够为民众提供高精度导航信号,又可以提供给政府和军方高度安全的加密信号。随着欧盟有关部门的大力支持,GALILEO正以高速发展的趋势进入国际主流GNSS市场,并将与GPS、GLONASS和北斗卫星导航系统实现兼容与互操作。

1. 发展历程

2002年3月,欧盟正式批准了GALILEO项目,2003年3月起GALILEO系统工程建设开始实施。2005年3月欧盟确定了GALILEO系统的星座设计采用MEO轨道,并向ITU(国际电信联合会)申请了无线电信号的频段使用计划。2005年底与2008年,欧盟先后将两颗用于考察系统关键技术的试验卫星GIOV-A与GIOV-B送入太空轨道,按照计划,此后会有4颗工作卫星发射升空并进行在轨运行试验,它们将在2012年前重点验证系统空间段与地面段的基本功能实现。验证阶段完成后,GALILEO系统的其他26颗卫星将陆续发射升空并在轨运行,完成GALILEO星座部署,预计在2014年形成一个具有开放服务功能的初步系统,并于2018年前后建成具有完全工作能力的全球导航定位系统。

2011年10月21日,4颗GALILEO在轨验证(IOV)卫星中的前两颗从欧空局发射中心发射升空并进入轨道。11月3日,首批两颗GALILEO卫星开启有效载荷并进入信号激活测试阶段,相关的性能验证工作已完成,届时另外两颗IOV卫星也将发射入轨。其余的14颗GALILEO工作卫星正在德国进行建造,预计在2015年前完成全部发射任务。

目前,GALILEO系统首批两颗在轨验证卫星已全面通过性能评估试验,实现了GALILEO计划发展的又一里程碑。按照欧盟对GALILEO系统提出的快速发展计划,到2014年底GALILEO系统将具有18颗在轨运行的工作卫星,确保能够提供初始服务;而2015年底系统将包含26颗卫星,基本实现全球定位功能;在2019年GALILEO系统预计将建设成由30颗卫星构成的完整导航星座。

欧盟已决定将捷克首都布拉格作为GALILEO系统的运行管理中心。GALILEO计划的实施对于欧盟的发展具有关键性战略意义,从此欧盟拥有了属于自己的卫星导航系统,摆脱了对GPS的依赖,为今后建立起独立自主的军事防御体系奠定了坚实基础。据报道,欧盟现已着手准备发展第二代GALILEO卫星导航系统,并计划在2020年-2025年开始全面部署。

2. 星座与轨道

GALILEO系统的组网星座包括30颗卫星,其中27颗卫星为工作星,其余3颗为备份星,这些卫星均匀分布在3个中高度轨道面上,每个轨道面都部署9颗工作星和1颗备份星,3个轨道面相隔120°,轨道高度约为23600 km,倾角为56°,卫星运行周期为14 h 4 min。每颗GALILEO卫星的发射质量为625kg,其中有效载荷113kg,使用寿命设计为15年。

虽然GALILEO系统的星座规划为30颗卫星,但目前为止只有建造18颗卫星的资金,其余12颗卫星的建造资金还未得到落实。

    GALILEO导航系统的星座布局与GPS和GLONASS类似,也是使用中高轨道(MEO)的星座组网,但整个系统设计为额定状态下由30颗卫星参与组网,这就大大增加了卫星的数量,使得星座结构得到一定改善,进而向用户提供具有更高精度系数的定位服务。在GALILEO项目计划中提出,即便使用的是免费的民用信号,定位精度也有望达到6m左右,高于GPS系统在取消了SA政策后C/A码的10m定位精度;而对于一般的授权商业用户,GALILEO可提供误差小于1m的定位服务。

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