伽利略卫星定位系统

欧盟之所以进行“伽利略”计划，主要是为了摆脱对美国GPS系统的依赖，打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断，在使欧洲获得工业和商业效益的同时，赢得建立欧洲共同安全防务体系的条件。

其实，欧空局（ESA）早在1990年就决定研制“全球导航卫星系统（GNSS）”， GNSS分为两个阶段，第一阶段是建立一个与美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、以及三种区域增强系统均能相容的第一代全球导航卫星系统（GNSS－1），第二阶段是建立一个完全独立于GPS系统和GLONASS系统之外的第二代全球导航卫星系统（GNSS－2）。由于GNSS－1主要是利用GPS等已经建成的系统，因此其主要工作是在欧洲建立30座地面站和4个主控制中心，系统将在2002年部署完毕，2004年完成运营试验。欧洲的长远目标是拥有自己的独立的全球导航卫星系统，即GNSS－2，也就是现在的“伽利略”系统。

“伽利略”计划由欧洲委员会和欧空局共同负责。欧洲委员会负责政治领域和高层次的任务需求，其中包括对系统总体结构、经济收益和用户需求的研究。欧空局负责空间分系统及相关地面系统的确定、发展和在轨鉴定。

1998年6月23～24日，欧空局管理委员会在比利时首都布鲁塞尔举行会议，会上批准了GNSS－2系统的起动经费。

1999年2月10日，欧盟执行机构欧洲委员会公布了“伽利略”计划。

1999年3月29日，“伽利略”计划在欧盟交通部长会议上通过了初审。

1999年6月17日，“伽利略”计划在欧盟交通理事会上通过终审。

1999年7月19日，欧盟委员会决议批准自1999年7月到2000年底为“伽利略”的方案确定阶段，任务是提出管理方式、运行管理、系统设计、安全性、服务费用和效益分析。并同意为该阶段提供经费。

2000年12月20日，欧洲交通部长会议和欧空局委员会会议分别在比利时布鲁塞尔和法国巴黎举行。两个会议的主题都是就“伽利略”系统的投资计划作出决定。欧空局委员会的会议批准了对“伽利略”计划的投资。而欧洲交通部长会议决定推迟到2001年4月再对“伽利略”计划的投资问题作决定。

2000年12月，欧空局授予加拿大NovAtel公司一项价值190万加元的合同，用以完成“伽利略”导航系统的概念界定阶段工作。该阶段的研究在6～8个月内完成。

2001年4月5日，欧盟交通部长会议批准了“伽利略”计划，这标志着该计划进程正式启动。 同期，欧空局批准为“伽利略”系统投资4500万美元，到2002年底再投入4.557亿美元。但其投资还要视欧盟是否投入相同数额资金而定。

2001年11月14日-15日，召开欧空局部长会议，主要议题是“伽利略”系统的未来预算和计划，但会议没有对这项系统的需求达成一致意见

2001年12月7日，召开欧盟交通理事会会议，主要议题也是“伽利略”全球定位系统的未来预算和计划，但会议也没有对这项系统的需求达成一致意见。

2001年12月，在欧盟交通部长会议上，英国、荷兰、瑞典、丹麦、奥地利、德国等国表示暂时不予拨款，从而使“伽利略”计划搁浅。

2002年2月底，在欧盟委员会、欧空局，以及法国、西班牙等国的不懈努力和游说下，德国政府终于改变了观点，决定与其他成员国一道为“伽利略”计划拨款，德国态度的转变带动了奥地利、瑞典和丹麦，并最终使英国和荷兰也作出同样的决定。

2002年3月26日，欧盟15国交通部长会议开了不足半个小时，便一致决定正式启动“伽利略”导航卫星系统计划。

按欧空局和欧盟委员的计划，将分3个阶段建立“伽利略”系统。第一阶段为系统确定（The definition of the system）阶段。第二阶段为系统发展（The development of the system）阶段，该阶段又分为两个子阶段：发展与鉴定（The development and validation）阶段和星座部署（The constellation deployment）阶段。发展与鉴定阶段在2002至2005年之间进行，将进行包括卫星、地面设备和用户接收机等系统部件的详细定义与制造。星座部署阶段在2006至2007年之间进行，将从2006年开始部署应用卫星，并部署地面设施。第三阶段为商业运营（The commercial operation）阶段，系统将从2008年开始投入完全商业运营。

第一阶段工作已经完成。第二阶段工作进展顺利，各项关键技术正在研发之中。第一颗实验卫星，它是“伽利略系统测试台（GSTB）”计划的一部分，将在2004年下半年发射。在2005至2006年间，将发射4颗应用卫星，进行在轨鉴定（IOV）。完成在轨鉴定工作后，将发射星座中的其他卫星。

1999年欧洲委员会的报告对“伽利略”系统提出了两种星座选择方案，其一是21+6方案：它采用21颗中高轨道（MEO）卫星加6颗地球同步轨道（GEO）卫星。这种方案能基本满足欧洲的需求，但还要与美国GPS系统和本地的差分增强系统相结合。其二是36+9方案：它采用36颗中高轨道卫星和9颗地球同步轨道卫星或只采用36颗MEO卫星。这一方案可在不依赖GPS系统的条件下满足欧洲的全部需求。该系统的地面部分将由正在实施的欧洲监控系统、轨道测控系统、时间同步系统和系统管理中心组成。

但是上述两个方案最终都没有采用。最终方案是：系统由30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星分布在3个中地球轨道（MEO）上，轨道高度为23616千米，轨道倾角56度。每个轨道上部署9颗工作星和1颗备份星，某颗工作星失效后，备份星将迅速进入工作位置，替代其工作，而失效星将被转移到高于正常轨道300千米的轨道上。

卫星设计主要数据如：

外形尺寸：2.7m×1.2m×1.1m；

发射质量：625kg；

功率：1.5kw；

设计寿命：15年；

有效载荷：2对铷钟和氢脉冲钟，搜索救援载荷。

“伽利略”敏感器站（GSS）组成，另外还有用于进行控制中心与卫星之间数据交换的分布全球的5个S波段上行站和10个C波段上行站。控制中心与敏感器站之间通过冗余通信网络相连。

“伽利略”系统按不同用户层次分为免费服务和有偿服务两种级别；免费服务包括：提供L1频率基本公共服务，与现有的GPS民用基本公共服务信号相似，预计定位精度为10m；有偿服务包括：提供附加的L2或L3信号，可为民航等用户提供高可靠性、完好性和高精度的信号服务。

“伽利略”系统起步比美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统晚了很多年，但该系统的技术性能并不差。欧洲在卫星平台、有效载荷方面有雄厚的技术基础，所欠缺的是在全系统的管理和操作控制方面，针对这一点，欧洲正试图通过与俄罗斯的合作加以解决。

“伽利略”系统的信号结构吸收了GPS的经验，具有很多优点。系统采用广泛的公开信号，提高了带宽和码片率，公开信号的Q分量上具有引导信号，加发完好性数据和商业数据，可以实施三载波的TCAR技术，并较好地处理了加密、密钥和拒用问题。

按设计，“伽利略”系统的全球定位精度10米，定时精度33纳秒，与取消了SA的GPS系统相当。

“伽利略”系统的经济效益主要来自3个方面：用户设备销售及出口；增值业务的提供；系统应用为社会带来的潜在的广泛效益。据有关统计预测，“伽利略”系统的实施能创造14万个就业岗位，仅航空和海运领域就可在2008年到2020年间收入150亿欧元。另据统计预测，在2000~2020年的20年内，“伽利略”系统的经济效益可达620亿欧元，社会效益可达120亿欧元，总效益可达740亿欧元。

而建成整个系统的总投资，按欧洲委员会的估算，包括30颗卫星和全部地面设备，大约为32亿欧元。2008年以后系统每年的成本开销大约为2.2亿欧元，包括系统运营、维护和补充的成本。即在2000~2020年间，系统总成本约为60.6亿欧元.

按经济效益数据计算，“伽利略”系统的产出投入比值达到10.2，超过了欧洲其他任何一个基础建设项目。

可见，“伽利略”系统不仅收益巨大，而且效费比也很大，系统投资效益极佳。

“伽利略”系统的批准实施，使得欧洲继“空中客车”和“阿里安”火箭之后，又将拥有自己独立的导航卫星系统，这是欧洲力图独立于美国的又一个重大决定，具有重大政治意义。

欧盟称，“伽利略”计划是在“技术、经济和政治上的挑战”。小心翼翼地将“政治”放在最后，自然是要减少“伽利略”的政治色彩。欧盟还表示，“伽利略”系统是纯民用的，不用于军事，也不干涉美国的GPS，甚至是GPS的有效补充，也是为了避免美国的反感。但是“伽利略”计划既已启动，其政治意义也就不言自明。

在“伽利略”系统的筹建过程中，曾一再受到美国的阻挠，欧洲内部的意见也一度产生严重分歧，系统计划几乎流产。但欧盟委员会及欧洲航天局非常明确地向成员国指出，早在20世纪60年代，美国就曾阻止欧洲拥有自己的航天发射能力，许诺免费为欧洲发射卫星，但欧洲顶住了诱惑和干扰，开发了自己的“阿里安”火箭，使欧洲今天不但拥有了完全独立的卫星发射系统，而且在国际航天发射市场上占有了绝对的优势。欧盟委员会指出，情况与当初何其相似，所不同是如果没有自己独立的卫星导航定位系统，欧洲防务在20到30年以后将完全失去自主，欧洲也将最终沦为美国的附庸。

在“伽利略”系统问题上，欧洲内部从意见分歧到最后统一，这足以表明尽管欧洲国家各有各的考虑，但面对美国昭然若揭的霸权野心，其他矛盾都可以暂退其后。欧洲人已经达成共识：对欧洲的安全性起关键作用的导航系统如果不受欧洲控制，欧洲的主权和安全就有严重问题。因为世界上没有永远的敌人，也没有永远的盟友，盟友有时会变成敌人。

“伽利略”计划很可能会成为欧洲人安全合作的起点，在军事应用上发挥类似GPS的功能。“伽利略”系统的安全保障功能绝不仅仅是一个推销军用接收机的问题，而是欧洲各国需要拥有一个既能用于欧洲防务体系，又能为欧洲各国军方使用的全球导航卫星系统。欧盟“伽利略”计划军事应用的具体设想是：在发生冲突和战争期间，迅速将L1和L2频率的两级服务转为军用业务，而第3级L3频率仍保留给民航等特殊用户。欧盟将采用不同类型的接收机控制导航信号及其应用。