全球卫星导航市场分析

第一节 世界卫星导航发展概述

一、世界卫星导航发展历史

GPS可以说是最早也是目前最为完善成熟的全球卫星导航定位系统，最为当今最完善、覆盖率最高卫星导航定位，GPS的发展历程就代表了全球卫星导航定位行业的发展。

1、50年代末至60年代末是GPS研发的初级积累阶段

1958年底，美国海军武器实验室委托霍布金斯大学应用物理实验室，研究为美国军用舰艇导航服务的卫星系统，即海军导航卫星系统。60年代末，美国在此基础上着手研制新的卫星导航系统，以满足海陆空三军和民用部门对导航越来越高的要求。

2、70年代初至80年代末GPS研发正式开始

GPS系统从本世纪70年代开始研制，历时20年，至80年代末具备了实际应用的条件。1973年12月，美国国防系统采购和评估委员会批准GPS的建议书，20世纪70 年代中期，开始了GPS 系统的地面试验。

3、1989年至1994年是GPS实用组网阶段

1989年2月4日，第一颗GPS工作卫星发射成功，宣告了GPS系统进入工程建设阶段。同年，麦哲伦公司生产了第一台GPS手持接收机。1992年1月，在沙漠风暴战争中应用GPS。1994年，GPS系统正式建成。

4、994年至2000年是GPS军转民的过渡阶段

1996年2月，美国总统令宣布GPS为军民两用系统，标准定位服务(SPS) 对民用开放，2000年5月，美国总统令SA 关闭，价格不贵的民用GPS 接收机能将其水平定位精度从不低于100m 提高到15- 20m，民用GPS 的具备了真正的实用价值。

5、2000年GPS正式放开在全球广泛推广应用

GPS产业从军用转入民用后，逐渐向普通消费群体发展，作为使用终端的GPS产品正逐渐的深入人们生活得各个领域。GPS使用终端最主要的应用方面主要体现在各种接收器，比如航空、航海用途的接收器，汽车导航设备，或用于登山、远足的手持接收器等终端产品。

现阶段，刺激整个民用GPS市场消费的主要因素当属汽车行业的高速发展。目前经济最发达同时也是汽车产业极为繁荣的的美国、欧洲、日本三个地区，由于电子地图与消费电子技术的高度发达，再加上智能型运输系统的成熟应用，成为了汽车导航普及率最高的三个地区，带动了全球导航市场的发展。

二、全球卫星导航市场情况

全球卫星导航定位的应用范围已拓展到航空、航海、测绘、时间和同步、机械控制、娱乐、跟踪、车载导航、通信应用等。全球GNSS产品市场通过与其它产品和产业的融合，正在向更加广阔的领域纵深发展。

2001-2009 年全球GNSS应用市场规模年均成长率23.3%，2009年全球GNSS应用市场继续保持15％以上的增长，市场规模达到660亿美元，是2000年的6.61倍。

2000－2009年全球GNSS产业应用市场产值及增长

第二节 全球卫星导航市场分析

一、全球卫星导航产业发展分析

卫星导航定位技术指利用全球卫星导航定位系统所提供的位置、速度及时间信息对各种目标进行定位、导航及监管的一项新兴技术。与传统的导航定位技术相比，由于卫星导航定位技术具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时的特点，已成为人类活动中普遍采用的导航定位技术。因此，全球卫星导航定位系统一经问世，在市场需求的牵动下很快就深入到各国军事、安全、经济领域的方方面面，使航空、航海、测绘、机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的改变，开拓了移动位置服务等全新的信息服务领域，并迅速发展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业。

以美国GPS为代表的卫星导航定位产业已经成为当今国际公认的八大无线电产业之一。在人类信息社会中，有80%以上的信息与“位置”和“时间”有关，在卫星导航定位技术出现以后，它可以迅速将位置、时间信息数字化，进入互联网和各行各业的信息应用系统，被人们所使用。

目前世界上投入正式运行的卫星导航定位系统有美国的GPS系统、俄罗斯的Glonass系统和我国的北斗卫星导航定位系统。其中GPS的应用最为广泛，占到全球应用的95%以上。鉴于民用需求的巨大与旺盛，为了摆脱对美国GPS系统的依赖，打破美国对全球卫星导航产业的垄断，欧盟在2002年提出建设Galileo系统，俄罗斯则计划在2010年全面恢复Glonass系统，我国在2006年对外公布建设我国新一代北斗卫星导航定位系统，卫星导航定位产业步入了一个多系统并存、多技术融合的发展新阶段。

中国国的卫星导航定位应用是在全球卫星导航定位系统逐步开放、透明的大环境下，通过学习、引进、消化、吸收再创新的方式发展起来的。美国的GPS系统在20世纪80年代建设初期是一个严加保密的纯军事系统。随着全球政治格局和经济一体化的发展，其已从最初的“军用为主、民用为辅”发展到“强军护民、以民养军”的新阶段。美国GPS政策的每一次开放调整，都有力地推动了本国及全球卫星导航定位产业的市场发展。随着卫星导航定位在我国应用领域的不断拓展和深入以及自主的北斗卫星导航定位系统的建设，使我国在卫星导航定位系统技术和导航信号处理技术、卫星导航定位芯片技术和板卡、高精度接收机产品等方面取得重大突破，积累了应用经验，卫星导航定位技术与产品已呈现自主创新，集成创新，引进、消化、吸收再创新的多元并举发展的格局。

第三节 全球GPS发展与应用

一、GPS连续运行站网和综合服务系统的发展

在全球地基GPS连续运行站(约200个)的基础上所组成的IGS(International GPS Service)，是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。

1、IGS现在提供的轨道有三类：一是最终(精密)轨道，要在10—12天以后得到它，常用于精密定位；二是快报轨道，要在1天以后得到，它常用于大气的水汽含量、电离层计算等；还有一类是预报轨道。

关于对GPS星钟偏差方面的估计，目前只有两个IGS分析中心提供。IGS目前近200个永久连续运行的全球跟踪站中，使用的外部频率标准近70个，其中约30个使用氢钟，约20个使用铯原子钟，约20个使用铷原子钟，其余的使用GPS内部的晶体震荡器。

2、IGS还提供极移和世界时信息。IGS公布的最终的每日极坐标(x，y)，其精度为±0.1mas，快报的相应精度为±0.2mas。GPS作为一种空间大地测量技术，本身并不具备测定世界时(UT)的功能，但由于一方面GPS卫星轨道参数和UT相关，另一方面，也和测定地球自转速率有关，而自转速率又是UT的时间导数，因此IGS仍能给出每天的日长(LOD)值。IGS现在还能进一步求定章动项和高分辨率的极移(达每2小时1次，而不是现在的1天1次)，后者主要源于IGS各观测站观测质量的提高，数据传输迅速和及时，以及数据处理方法的改进，并没有本质的改变，而前者却是技术上的一个跨跃。

3、IGS提供的一个极为有用和重要的信息是IGS的那些连续运行站(跟踪站)的坐标、相应的框架、历元和站移动速度。前者精度好于1cm，后者精度好于1mm/y。IGS站坐标所采用的坐标参考框架是和IERS互相协调的。1993年末开始使用ITRF91，1994年使用ITRF92，1995年到1996年中期使用ITRF93，1996年中期到1998年4月一直使用ITRF94，1998年3月1日转而采用ITRF96，1999年8月1日开始IGS采用ITRF97。

4、IGS在测定短期章动方面的新贡献。众所周知，地球自转轴在地球表面上的移动称为极移，而它在惯性空间中的运动称为岁差和章动。

GPS技术不能确定UT，而只能确定日长。同样这一原则也适用于章动，即GPS数据不能测定章动的经度和倾角，但能确定这些量的时间变率(对时间的导数)。基于这一原理，用了3年的每天的ψ和ε值的资料，估算短期章动项的章动振幅，并与VLBI结果作了比较。结论认为，就测定章动短周期项而言，GPS方法优于VLBI，而对超过1个月以上的长周期而言，VLBI较优。

由于对GPS技术的IGS作出了如此大的成绩和贡献，因此1999年9月各国的VLBI站和SLR站决定也组织类似于IGS的相应的IVS和IVRS。法国的DORIS和德国的PRARE也正在考虑成立类似模式的国际组织。力求使这类空间大地测量观测系统组织起来，提高效率、提高精度和可靠性。

就地区性的GPS连续运行站网和综合服务系统而言，发达国家也已做了很多这方面工作，取得了进展。在美国布设了GPS“连续运行参考站”(CORS)系统。它由美国大地测量局(NGS)负责，该系统的当前目标是（1）使美国各地的全部用户能更方便的利用它来达到厘米级水平的定位和导航；（2）促进用户利用CORS来发展GIS；（3）监测地壳形变；④求定大气中水汽分布；⑤监测电离层中自由电子浓度和分布。

截止1999年9月CORS已有156个站，而美国NGS宣布为了强化CORS系统，从现在起，以每个月增加3个站的速度来改善该系统的空间覆盖率。此外，CORS的数据和信息包括接收的伪距和相位信息、站坐标、站移动速率矢量、GPS星气、站四周的气象数据等，用户可以通过信息网络，如Internet很容易下载而得到。

英国建立的“连续运行GPS参考站”(COGPS)系统的功能和目标类似于上述CORS，但结合英国本土情况还多了一项监测英伦三岛周围的海平面相对和绝对变化的任务。英国的COGPS由测绘局、环保局、气象局、农业部、海洋实验室共同负责。目前已有近30个GPS连续运行站，今后的打算是扩建COGPS系统和建立一个中心，其主要任务是传输、提供、归档、处理和分析GPS各站数据。

日本已建成全国近1200个GPS连续运行站网的综合服务系统。目前它在以监测地壳形变、预报地震为主功能的基础上，结合气象和大气部门开展GPS大气学的服务。

二、GPS应用于电离层监测

GPS在监测电离层方面的应用，也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙线粒子、各种波段的电磁辐射，由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物，电离层由此而受到强烈干扰，这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS讯号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量(TEC)，以建立全球的电离层数字模型。

GPS卫星发射L1和L2。两个载波。由这两个载波可以削弱电离层对GPS定位的影响，或者说可以求定电离层折射。因为这一折射和载波频率有关。

当人们建立地区或全球电离层数字模型时，总是作简化的假定，所有自由电子含量都表示在一个单层面上，该面离地面高为H。这样的话，电子含量正可以用在接收机和卫星连线与此单层面交点(刺入点)处的电子含量Es表示，它可以视为E与刺入点处天顶距Z'的函数Ecos Z'＝Es。可以将在球面上的电子浓度Es加以模型化，例如写成经纬度的球谐函数等，这方面有很多专家提出了各种模型。IGS提出了一种电离层地图的交换格式(10nosphere Map Exchange Format，IONEX—Format)，它的作用是使基于各种理论和技术所获得的电离层地图能在统一规格的基础上进行综合和比较。电离层模型有各不相同的理论基础，而取得的数据来源的技术也不同，数据覆盖面也不完整，所以目前只能将IGS和全球各种TEC的图和GPS卫星讯号的差分码偏差(differential code biases—DCBS)用IONEX形式向全世界用户提供，下一步将通过比较，逐步联合起来。

三、GPS应用于对流层监测

在GPS应用中，早期主要是轨道误差影响定位精度，而且早期的GPS基线相对来说比较短，高差不大，因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后，对流层折射已成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍。假设一个高程基本为零的地区，接收机所接收的GPS讯号从天顶方向传来的话，其延迟可以达到2．2—2．6m这一量级，而2小时内这一延迟变化可达10cm不是少见的(所以IGS分析中心提供的对流层参数是用2小时间隔一次)。也由于这个实际情况，对流层折射要顾及其随机过程的变化来加以模型化。

在GPS应用于对流层研究中，IGS的快速轨道和预报轨道信息对于天气预报会起重大作用。此外，IGS通过德国GFZ的“IGS对流层比较和协调中心”提供的每2小时的对流层天顶延迟系列就象是控制点，对于区域性或局部性的对流层研究来说，可以起到对流层延迟绝对值的标定作用。

与地基GPS大气监测不同，星基或空基GPS掩星法测定气象的技术有覆盖面广，垂直分辨好，数据获取速度快的优点。这一技术的原理是将GPS接收机放在某一低轨卫星(LEO)或飞行器的平台上，该GPS接收机一方面起到对该卫星(或飞行器)精确定轨的作用，同时又应用GPS掩星技术起到大气探测器的作用。在1997年进行的GPS/MET研究项目，证实了这个设想是可行的。预定于2000年4月发射的CHAMP卫星要利用GPS掩星法进行全球对流层折射(包括大气可降水分)的测定。

在今后几年中，还有阿根廷的SAC—C，我国台湾的COS—MIC，这些LEO卫星都要用星载GPS来定轨和利用掩星法测大气。

今后利用星载GPS的气象和电子浓度截面数值，结合地面GPS站数据，作成层折图像提供使用。今后3年中GPS／MET项目研究还要进行6次，预计它将在天气预报、空间天气预报、气象监测方面做出巨大贡献。

四、GPS作为卫星测高仪的应用

多路径效应是GPS定位中的一种噪音，至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易解决的“干扰”。过去几年利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学，目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术，即利用空载GPS作为测高仪进行测高。它是通过利用海面或冰面所反射的GPS信号，求定海面或冰面地形，测定波浪形态，洋流速度和方向。通常卫星测高或空载测高测的是一个点，连续测量结果在反向面上是一个截面，而GPS测高则是测量有一定宽度的带，因此可以测定反射表面的起伏(地形)。据报告，试验时在空载平面安装2台GPS接收机，1台天线向上用于对载体的定位，1台天线向下，用于接收GPS在反射面上的讯号。美国在海上作了测定洋流和波浪的试验。丹麦在格凌兰作了测定冰面地形及其变化的试验。

五、GPS全球卫星定位技术在摄影测量中的用途

GPS全球卫星定位技术是有广泛用途的高新技术，它在摄影测量领域的引用，促进了摄影测量的发展。我们知道，摄影测量中有一项必要的工序——空中三角测量，其目的是为测图加密控制点。加密需要一定数量的航测外业控制点，而航测外业控制测量通常是艰苦的，有时是困难的，因此如何减少外业的工作量成为一个重要的研究课题。引用GPS技术为解决这一课题开辟了广阔的前景。我们知道，GPS可以用于动态定位，所以可以利用设在地面已知点上和飞机上的GPS接收机来测定航线中摄站相对于该地面已知点的三维坐标，即用来确定摄点的位置。摄站的位置坐标实际上类似外业控制点坐标。利用摄站位置坐标数据可以进行空中三角测量的区域平差（即控制点加密），从而节省或免去外业控制点。原则上讲，在理想的条件下，GPS测量提供的摄站坐标完全可以取代地面控制点，特别是在飞机上利用三个GPS天线进行差分干涉测量以确定飞机的飞行姿态参数，进而推算出摄影仪的六个定向参数，就使空中三角测量变得非常简单或者干脆不必进行了。

第四节 美国卫星导航市场分析

一、美国GPS系统介绍

GPS是美国的笫二代卫星导航系统，它利用同时收到四颗星的信号，可得到所测目标的位置和速度，以及时间。而且同时可以有无限个用户使用，全天候地实现全球导航、定位和授时。

GPS最初的总体设计方案是1973年由美国国防部批准的，1978年发射笫一颗卫星，1995年宣布形成正式的工作系统。下表所列为GPS系统总览与概况。GPS的系统开发费用共耗去100多亿美元，系统每年的营运和维修费用约为2.5-5.0亿美元。

GPS主要由三大部分组成：空间段；控制段；和用户段。空间段是24个卫星组成星座，目前在轨的工作卫星经常保持在27颗左右。控制段是对系统的工作进行管理监测控制，以上两段均由美国国防部(DOD)负责。用户段则是指GPS用户接收机，它与GPS用户设备研发生产与服务有关。GPS民用接收设备的制造、销售和服务基本上是遵循市场规律进行的。

GPS系统的总览与概况

二、美国GPS运行系统管理分析

1、运行管理

GPS的信息获取和运行管理由GPS联合计划办公室负责（GPS-JPO）。

JPO是空间与导弹系统中心（SMC/CZ）的一个办公室，负责GPS项目的管理。设在加利福尼亚州洛杉矶的美国空军基地（AFB），代表美国防部，获取GPS卫星信息，并负责确保GPS补发卫星的及时生产和交付，保证GPS星座的正常运转。JPO还负责在项目管理指南（PMD）的指导下，设计、改良运作方式并加以推行，以适应剩余任务分配和经验证证实的需求的需要。JPO根据空军航天司令部总部的需要，针对工程、空间段发展、地面控制段的更新换代提供系统级的技术支持。

JPO由美国空军领导，包括民用部门在内的多个部门派代表参与。海岸警备队代表DOT参与JPO，其首席代表是项目主管代表（DPM)，DPM直接向GPS项目主管和运输部负责运输政策的助理部长负责。

2、运行实施

美国空军航天司令部总部（HQAFSPC）负责为GPS的发展提供经费保障，为GPS星座提供空间和地面段支持。在经费保障的前提下，由第14空军联队（14AF）负责GPS的运作。GPS星座的日常运行由空军第50联队委任第2空间运行中队管理。

1）美国航天司令部（USSPACECOM）

根据美国法典的第十章第164节，委任美国航天司令部总司令（USCINCSPACE）的作战司令部（COCOM）代表联合总司令管理航天部队。USCINCSPACE授予COCOM对所指派军力的指挥权，此授权不能转任第二个部门。对于委派的作战任务，COCOM司令有权对指派军力履行指挥权；全权指挥军事作战、联合演习、军需配给；进行军力调配、任务下达、作战目标确立、命令指导。因而，USSPACECOM直接向14AF下达指挥命令，管理GPS系统运行。

2）美国空军航天司令部总部（HQ AFSPC）

其职责是支持GPS的基础管理部门，制定计划、为政策制定及项目评估提供资金；组织、培训、训练下级现役部门的任务执行能力；对新出台的命令、管理、通信的能力提供详细说明，向与卫星性能相关的工作人员（履行者）提出基本要求；为GPS计划争取经费。

3）美国航天司令部（AFSPACE）/空军第14联队（14AF）

USCINCSPACE授权AFSPACE（COMAFSPACE）对GPS系统行使操作控制权（OPCON）。OPCON是一种授权指挥员，对任务中所管辖的军力、作战目标的确立、命令指导履行指挥权。操作控制权包括对GPS主控站（MCS）、地面天线、监控站、发射场、执行中队的操作控制权。

4）第50航天联队第2运行中队

第50航天联队拥有战术控制权（TACON），执行操作控制，通过TACON完成GPS导航、时间转换及核爆炸探测任务区域。总司令拥有GPS 战术控制权，第2运行中队受空军第50航天联队指挥员的直接监督。

3、GPS民用运行管理机构及职责

运输部是民用GPS服务运行和管理的领导者，对美国政府各个民用部局需求的开发负有领导责任。国土安全部海岸警备队（USCG）在民事应用中担当重要角色，负责与国内和国际通过海岸警备队导航中心和民间GPS服务联络委员会使用标准定位服务的民用用户保持联系。

此外，DOT还正在发展国家差分GPS网络（NDGPS）。FAA负责发展广域和局域增强系统以提供实时差分改正，实现对航空的完好性监测能力。由USCG负责运行国家海上差分GPS网络。

为加强用户之间的联系，及时向用户团体发布GPS相关信息，建立了相关的民用GPS运行服务及其产品信息支持机构，民间GPS团体不断发展并成熟。

1）民间GPS服务联络委员会（CGSIC）

民间GPS服务联络委员会的任务是挖掘GPS民用部分的全部潜能。GPS服务提供商和用户都需要它提供有效的信息沟通渠道。CGSIC也是全球民用GPS用户和GPS服务提供者之间的重要联系纽带。

CGSIC由美国国内和国际相关的私营企业、政府、工业用户团体代表组成。目前，该委员会拥有700个成员，包括联邦政府、州、产业界、大学和59个国家。领导机构包括一名主席，2位执行主席，一个执行秘书处和一个执行小组。主席由运输部长政策助理（OST/P）导航定位主任担当。第一执行主席为海岸警备队导航中心（NAVCEN）指挥官员，通过执行秘书处管理委员会、维护成员职责、协调委员会会议，代表委员会主席参加GPS相关会议，回应提交的问题；第二执行主席负责国际事务，为非美国代表，由主席根据执委会成员组提名指定。执委会成员组由主席、执行主席、分委会主席，一名来自GPS部际咨询委员会（GIAC）的代表和来自航空、陆地和海洋3个领域的代表。

2）海岸警备队导航中心(NAVCEN)

NAVCEN运行着导航信息服务(NIS)、国家差分GPS (NDGPS)，以及罗兰（LORAN）导航系统。NAVCEN是GPS的民用联系界面，并管理着其他相关导航计划。

NIS在NAVCEN运行中心的监督下每周7天每天24h的通过网络向民用用户发布导航和海事安全信息。同时还控制分布在美国各地的84个NDGPS站和24个LORAN站。此外，NAVCEN还承担着与国防部在GPS运行和管理的民用联络。

DOD对军事用户提供类似的GPS运行信息服务，为完成这一任务，DOD GPS支持中心承担和解答来自NAVCEN和国家运行控制中心（NOCC）的有关GPS SPS问题，通知NAVCEN和NOCC有可能影响SPS（GPS标准定位服务）民用的GPS星座运行变化。

三、美国GPS定位智能运输系统分析

在美国，政府非常重视高速公路的规划与建设。20世纪50年代初到70年代末，美国的高速公路建设发展速度很快，平均每年建成3000公里。在高速公路建设中，美国政府很注重公路建设的走向和布局，既考虑与城市道路网的连接，又注意偏远、荒漠地区的建设发展需要。美国政府十分重视将电子、通信、计算机和信息技术高科技手段运用到高速公路管理中，积极发展交通智能化管理，也称智能运输系统，其目的是在传统交通工程管理的基础上，充分利用现代化高科技手段，解决和满足人们对交通“高速、安全、舒适”的要求，大大提高交通运输的安全性和运行效率。

美国的智能运输系统主要由六个子系统组成：

1、交通管理自动监控系统。主要对路网中行驶的车辆实施全天候、全方位、立体监控，预报交通流量情况，适时进行交通疏导、车辆事故预测、事故定位、现场记录和安全行车指导等，保证最大限度地发挥路网通过能力。

2、先进的出行信息系统。利用车载的导航设备与自动交通管理系统相配合，及时得到所需的各种交通状况、道路、气象条件、车辆事故和自身安全等有关信息。通过公用通信网和个人计算机，还可以家中或办公室得到出行前的最佳行驶路线和沿途的气象情况等信息，使出行者可以合理地选择出行方式、时间和路线，同时也可以使路网交通流量获得平衡分配，提高运输效率。

3、商业营运车辆管理系统。集团统一调控大型载货车、出租车和其他商业营运车辆的合理使用，达到商业营运实现信誉、高效、安全的目的。

4、公共交通管理系统。实现对公共汽车、地铁和多人乘坐的车辆与各种公共交通运输方式有效地联接。利用GPS车辆自动定位系统和交通通信系统，使驾驶员与管理部门直接联系，进行适时调度和路线调整，实现可靠、安全和高效的公共交通服务。

5、电子收费系统。主要是实现自动收费，利用IC卡或电子标签等方式，实现公路收费快捷、便利。一种是车辆在收费处需停车，用IC卡完成自动收费；另一种是车辆预先交纳通行费用，通过交费电子标签识别，车辆缓行通过。

6、车辆自动控制系统。利用车载计算机、传感识别器和通信设备，由道路导行、监控、信号、指挥、避让、防撞等设施提供车辆自动驾驶信息，实现车辆全自动驾驶。

四、2008-2009年美国卫星导航行业发展现状

以美国GPS为代表的卫星导航定位产业已经成为当今国际公认的八大无线电产业之一。在人类信息社会中，有80%以上的信息与“位置”和“时间”有关，在卫星导航定位技术出现以后，它可以迅速将位置、时间信息数字化，进入互联网和各行各业的信息应用系统，被人们所使用。

美国政府2009年发表报告警告，由美国空军管理的全球定位系统(GPS)已经不再可靠并“接近崩溃”，有可能在2010年开始失效。报告指出，美国空军因为严重超支和技术问题，无法按照原定日期更新和发送新一代卫星，数以百万计用户可能因此受到影响。

GPS系统自上世纪90年代初开始由美国空军负责管理。美国政府原本打算在2013年之前，投资数十亿美元，为现有GPS卫星群进行更新及补给。但美国审计局(GAO)报告显示，尽管为了确保GPS能够满足时代发展的要求，20年来，美国空军已经累计花费了20亿美元，但延误维修和超支问题已令整个系统陷于崩溃边缘，GPS系统有可能在开始失效。

五、2009-2010年美国卫星导航技术发展分析

奥巴马总统2010年夏天刚刚签署的新版《国家太空政策》中明确表示，美国将和国外GNSS系统合作，鼓励发展兼容性和互操作性。新政策还允许使用美国以外的定位、导航和授时服务。尽管新政策中没有明确提到中国的北斗卫星导航系统，但美国希望与中国进一步讨论这种合作，包括技术问题和政治问题，这需要两国政府高层协力解决。未来天空中将有越来越多的“GPS”出现，这些将极大地改变人们的生活，造福全人类。

第五节 俄罗斯卫星导航市场分析

一、俄罗斯Glonass系统

GLONASS是（Global Navigation Satellite System）的简写，是前苏联国防部与20世纪80年代初开始建设的全球卫星导航系统，从某种程度上来说是冷战的产物。该系统耗资30多亿美元，于1995年投入使用，现在由俄罗斯联邦航天局管理。GLONASS是继GPS之后第2个军民两用的全球卫星导航系统。

GLONASS系统在1995年刚投入使用时，由24颗中高度圆形轨道卫星和1颗备用卫星组网而成，由于前苏联国土辽阔，其中18颗卫星用于本土的定位，其他卫星将定位服务扩展至全球。GLONASS系统采用频分多址（FDMA）方式，也就是根据载波频率来区分不同卫星，GPS采用的则是码分多址（CDMA）的方式，根据调制码来区分卫星。该系统单点定位精度为16m，垂直精度为25m，采用军民合用，不加密的方式提供服务。但显而易见，即使不加密该系统的定位精度也要落后于GPS，但优越性在于抗干扰能力强。

GLONASS卫星的设计寿命只有3年，因此维护成本比较高，俄罗斯由于财政困难，无法发射足够的卫星来替代退役的卫星，以至于到20世纪90年代后期，工作的卫星数量下降到不足10颗，近乎瘫痪。但后来发生的伊拉克战争对俄罗斯政府产生了震动，总统普京于2005年指示2007年必须恢复GLONASS系统的正常运作，并为其拨款36亿卢布。修复后的系统更名为GLONASS-M，由24颗卫星组成，精度将达到1m。新卫星的工作寿命也大大延长，GLONASS-M为7年，而GLONASS-K为10年。

GLONASS-M卫星

二、2008-2009年俄罗斯卫星导航行业发展现状

2009年4月14日，俄罗斯航天署署长佩尔米诺夫宣布，俄“格洛纳斯”全球导航系统卫星总数将于2010年达到24颗，届时该系统信号将覆盖全球。

2009年“格洛纳斯”导航系统在轨卫星总数已达20颗，俄罗斯计划09、10两年分别再发射6颗“格洛纳斯”导航卫星，考虑到个别卫星退役等因素，到2010年该系统卫星总数将达到24颗，届时“格洛纳斯”导航系统将实现“满员编制”，信号将完全覆盖全球。

俄目前正在研制新一代导航卫星“格洛纳斯－K”，该卫星是俄卫星导航系统第三代产品，与前两代卫星相比，它重量更轻，性能更加优越，服务寿命至少为10年。他介绍说，首颗“格洛纳斯－K”卫星初步计划于2010年发射升空进行测试。

俄罗斯市场上目前有各种型号的导航仪供消费者选择，这些导航仪可同时接收“格洛纳斯”导航系统与GPS导航系统信号。此外，俄罗斯目前正在研制可大规模普及的汽车专用导航仪。

据了解，目前俄境内的公路、铁路、航海和航空等公共交通工具均已安装能够同时接收“格洛纳斯”导航系统与GPS导航系统信号的导航仪。

三、2009-2010年俄罗斯卫星导航行业发展特点

“格洛纳斯”系统卫星满编为24颗，根据2009年初俄罗斯官方公布的计划，俄应在2009年实现24颗卫星覆盖全球的梦想。但原计划2009年9月发射的3颗卫星因发现有未识别的“故障”，不得不取消发射；另外3颗计划在2009年12月发射的卫星，也因检出故障被送回维修。这些技术故障使得“格洛纳斯”卫星系统满编的日期一拖再拖。直到如今第21颗卫星被送上轨道，才使人们真正看到整编“格洛纳斯”开展全球导航的曙光。据俄媒体此前披露，俄2010年将分3次发射共计9颗“格洛纳斯”导航系统卫星。如果一切顺利的话，2010年年底前“格洛纳斯”系统在轨卫星总数将达到24颗，其信号将覆盖全球。

四、2009-2010年俄罗斯卫星导航技术发展分析

GLONASS全球导航系统的卫星。预计到2010年年底，GLONASS系统在轨卫星的总数将达到24颗，即除了每个轨道面上平均分布7颗工作卫星外，各轨道面上再增加1颗在轨备用卫星，其信号范围将从覆盖俄罗斯全境扩大到覆盖全球。此举可使GLONASS卫星导航系统判读地面精度比以往提高30-40%，导航信号的精度也随之提高近2倍。届时，GLONASS系统与美国的GPS系统之间的竞争，将更加激烈。

GLONASS是由俄罗斯单独研发部署的卫星导航系统，该项目启动于上世纪70年代，这一系统至少需要18颗卫星为俄全境提供卫星定位及导航服务，如要提供全球服务，则需要24颗卫星在轨工作。GLONASS系统完成全部卫星的部署后，其卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，定位精度将达到1.5米之内。

1.5米，这意味着俄军的精确制导打击能力，将进入一个可怕的“点穴”时代。形象一点说，就是空军战机可以在几十公里甚至更远的距离上对地面一辆高速行驶的汽车进行精确定位，并发射导弹将其摧毁；海军舰艇可在水下几百米的深度发射战略核武器，利用GLONASS系统的定位坐标，精准打击对手的战略要点(战略核武器攻击的精度误差一般在500米左右)。

目前，俄GLONASS卫星导航系统拥有工作卫星21颗，分布在3个轨道平面上，同时还有3颗备份卫星。每颗卫星都在1.91万公里高的轨道上运行，周期为11小时15分。GLONASS系统一直处于降效运行状态，现只有8颗卫星能够正常工作，其精度要比美国GPS系统低。近年来，俄罗斯积极着手对 GLONASS进行技术改造。不久前，他们刚发射了3颗新型“旋风”卫星。该卫星的设计寿命将为7～8年(现行卫星寿命为3年)，具有更好的技术性能。

尽管GLONASS与GPS同为全球卫星导航系统，但彼此有许多不同之处。GLONASS定位的精准度，和GPS相比有一定差距，但其具有更强的抗干扰能力。由于坐标和时间上的使用标准不同，GLONASS虽在国际通用上有其局限性，但在至关战略存亡的安全重要性上，此设计避免了战时自己卫星信号被敌干扰。

五、2015年俄罗斯卫星导航行业发展趋势

俄罗斯计划在2010年底前再发射7颗“格洛纳斯”导航卫星，以实现导航范围覆盖全球的目的。这7颗“格洛纳斯”导航卫星中有6颗是“格洛纳斯－Ｍ”卫星，另一颗是“格洛纳斯－Ｋ”改进型卫星。

目前该系统在轨卫星总数为23颗，其中21颗正常工作，另外2颗出现技术问题。到2010年年底“格洛纳斯”系统常年运转的在轨卫星总数将达27至28颗，其导航范围将覆盖全球。

当“格洛纳斯”系统能提供全球服务时，它与美国的全球定位系统（ＧＰＳ）相比将具有明显竞争力。

第六节 欧洲卫星导航市场分析

一、欧洲伽利略系统

在经济领域，欧盟与美国呈分庭抗礼之势，在导航领域欧洲也不能让美国一家独大。GALILEO系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动的，该系统民用信号精度最高可达1m。

计划中的GALILEO系统由30颗卫星组成，在2005年12月28日，首颗实验卫星Glove-A发射成功，第2颗实验卫星Glove-B在2007年4月27日由俄罗斯联盟号运载火箭于哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。另外，还有4颗在轨验证（IOV）卫星正在生产之中，将于近期发射入轨。

值得一提的是，中国也参与了GALILEO计划，是最早的非欧洲合作伙伴国，已经开始承担IVO阶段的11个项目，设计空间段、地面段和应用段的工作任务，并且会在将来参与卫星的制造、提供激光反射器、搜索救援组件以及其他组件。

GALILEO卫星模拟图

二、2008-2009年欧洲卫星导航行业发展现状

“伽利略”系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统，在2008年投入运行后，全球的用户将使用多制式的接收机，获得更多的导航定位卫星的信号，将无形中极大地提高导航定位的精度，这是“伽利略”计划给用户带来的直接好处。另外，由于全球将出现多套全球导航定位系统，从市场的发展来看，将会出现GPS系统与“伽利略”系统竞争的局面，竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。世界上多套全球导航定位系统并存，相互之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证。

三、2008-2009年欧洲卫星导航技术发展分析

“伽利略”计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度，高可靠性的定位服务，实现完全非军方控制、管理，可以进行覆盖全球的导航和定位功能。“伽利略”系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作，任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。

“伽利略”系统可以发送实时的高精度定位信息，这是现有的卫星导航系统所没有的，同时“伽利略”系统能够保证在许多特殊情况下提供服务，如果失败也能在几秒钟内通知客户。与美国的GPS相比，“伽利略”系统更先进，也更可靠。美国GPS向別国提供的卫星信号，只能发现地面大约10米长的物体，而“伽利略”的卫星则能发现1米长的目标。一位军事专家形象地比喻说，GPS系统，只能找到街道，而“伽利略”则可找到家门。

四、欧洲卫星导航行业发展趋势

欧盟于1999年首次公布伽利略卫星导航系统计划，其目的是摆脱欧洲对美国全球定位系统的依赖，打破其垄断。该项目总共将发射32颗卫星，总投入达34亿欧元。因各成员国存在分歧，计划已几经推迟。

2010年1月7日，欧盟委员会表示，欧盟的伽利略卫星导航系统将从2014年起投入运营。无论从经济还是安全角度来说，伽利略卫星导航系统对欧洲十分重要，它将确保欧洲的“政治独立”。该系统在技术上优于美国的全球定位系统，将为人们的出行提供更精确的定位，它在高原地区和高楼林立的城区的优势尤其明显。

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