格洛納斯衛星系統
格洛納斯系統運作示意圖
「格洛納斯」(GLONASS)全球衛星導航系統是俄羅斯航天領域的一個優先發展項目,它被寫進了俄聯邦國家目標計劃的總體規劃中。為了保障「格洛納斯」計劃的順利進行,俄羅斯每年都會投入巨額的資金。
「格洛納斯」全球衛星導航系統於上世紀70年代由蘇聯開發,主要用於軍事領域,該系統衛星的「滿員編制」為24顆。2001年俄羅斯與印度展開合作,將其升級為軍民兩用的全球導航系統。預計整個「格洛納斯」系統將於2009年完成24顆衛星的部署工作,屆時衛星導航範圍可覆蓋整個地球表面和近地空間,實現全球定位導航,定位精度將達到1.5米以內。
又據計劃,2011年俄「格洛納斯」衛星將達到30顆。
現在,雖然在全球衛星導航系統領域有兩大巨頭(俄羅斯的「格洛納斯」系統和美國的GPS系統),但多數人使用的是美國的GPS。為什麼呢?因為美國GPS系統的技術已相當成熟,而且GPS衛星系統也已基本部署完畢。反觀「格洛納斯」,受俄羅斯資金和技術的制約(主要是資金),向太空發射的導航衛星還未達到規定數量。按計劃,該系統覆蓋整個俄羅斯領土需要至少18顆衛星,而覆蓋全球則需要24顆衛星。
無獨有偶,世界上有很多國家都在積極研製和開發全球衛星導航系統。歐盟在2003年通過一項決議,準備部署歐洲全球衛星導航系統——「伽利略」,並宣布到2012年計劃發射30顆衛星入軌。印度和日本則相繼宣布要建立衛星導航系統。
「格洛納斯」導航系統的使用前景
「格洛納斯」和GPS一樣,其衛星信號向所有人員和國家開放,但俄羅斯國防部是「格洛納斯」系統最重要的用戶之一。因此用於軍方的導航設備的性能要優於民用導航設備,突出表現在具有更高的定位精度和更強的抗幹擾能力。
「格洛納斯」系統的用戶除了軍方之外,還有俄羅斯國家的政府工作部門。緊急情況部、內務部、交通部及其下屬機構將成為首批裝備「格洛納斯」導航儀的用戶。「格洛納斯」導航系統在民用領域的用處很廣,不僅適用於汽車和火車,還可用於航空和海運。比如,一座大型飛機場要保證航空安全,僅靠地面導航設備已遠遠滿足不了需求,必須與衛星導航系統協力合作,才能把飛機的定位精度鎖定在1米之內。據統計,有90%以上的民用領域都與「格洛納斯」衛星導航系統有或多或少的關係。總之,如果沒有「格洛納斯」衛星導航系統,俄羅斯國內的經濟就不可能獲得進一步的發展。
應當承認,俄羅斯國內95%以上的導航設備目前使用的是美國GPS導航信號。這裡需要強調一點的是,「格洛納斯」衛星導航系統不是要取代GPS系統,而是通過技術改進和科技進步,使「格洛納斯」導航儀能很好的同時接收兩個系統的信號,甚至能接收未來「伽利略」系統的信號。「格洛納斯」導航儀能接收來自不同的衛星的信號,而且這種信號接收得越多,就越能準確地確定目標所處的位置,因此這種導航儀在人口稠密的城市特別有用。所以,「格洛納斯」衛星導航系統發展的一個重要方向就是:最大限度地與美國的GPS和歐盟的「伽利略」保持兼容。
「格洛納斯」衛星導航系統的商業化
「格洛納斯」衛星導航系統的開發和部署需要國家投入巨額的資金。蘇聯解體後,由於國家財政困難,「格洛納斯」的研製工作一直進展緩慢。因此,如何在加快「格洛納斯」部署的同時又能減輕國家的財政負擔這個問題就成了各方關注和討論的對象。
專家們認為,這個問題實在是不好解決。原因很簡單,「格洛納斯」衛星導航系統耗費巨大,民間的組織和團體根本承受不了,就算「格洛納斯」將來在商業化後可以賺錢,可就這先期的投資他們也支付不起。俄羅斯政府權衡利弊之後,做出決定:「格洛納斯」衛星導航系統向所有用戶免費開放。按照經濟學的原則,賣不出去的商品要麼積壓要麼銷毀。「格洛納斯」積壓不合適,因為軍方還要使用,銷毀那就更不划算了,所以只有免費了。
從理論上講,在經濟領域引進導航系統,其好處有五:一是可以更有效地利用基本生產工具(一般是指運輸車輛);二是可為生產提供一系列的附加服務;三是可降低生產成本;四是能提高生產的安全性;五是可減少物質損失的風險。導航系統的五個優點在企業的生產活動中表現得尤為明顯。
但在現實生活中,導航系統的價值卻不能得到充分的體現。首先,沒有人會願意自己的導航儀只能接收「格洛納斯」信號,而不能接收GPS信號,至少是普通國民都無法接受這一點。其次,把企業和公司的直接經濟效益與國家投入「格洛納斯」的資金進行橫縱向比較是一件紛繁複雜的工作,沒有一家公司和企業願意做這項費時費力又對本身沒有多大好處的研究工作。所以,社會上的人對「格洛納斯」衛星導航系統的價值認識不足。
眾所周知,美國GPS的信號分軍民兩用,民用的信號準確性和可靠性不如軍用,差別就在於軍方有專門的GPS信號接收機。美國大批量生產民用導航儀,並授以國外企業生產許可證。現在,世界上95%以上的導航儀都是由中國大陸和臺灣生產的,世界著名的導航儀生產公司Garmin和TomTom的生產工場就位於中國境內。中國現在是世界上最大的導航儀生產基地,每年僅此項收入就獲利不菲。
俄羅斯的微電子產業比中國強還是比中國弱,這屬於另一個討論話題。但有一點是明確的:沒有微電子技術的快速發展,就無法在國際導航儀市場上佔有應得的份額。因此,俄羅斯的導航儀一定要有很強的兼容性,要有能力同時接收「格洛納斯」系統和GPS系統的信號,從質量上搶佔國際市場。也只有這樣,俄羅斯的軍隊、政府、企業和個人才能放心大膽的使用國產的導航儀。
「格洛納斯」衛星導航系統「商業化」的概念越早一步的根植於國民心中,對俄羅斯下一步的航天和工業發展戰略就越有利。
「格洛納斯」衛星導航系統的發展道路
近幾場局部戰爭充分表明,衛星導航系統和導航儀在戰爭中起的作用是越來越大。在某種意義上,二者已被劃入現代化武器的行列。因此,改善導航儀的技術性能,增強目標定位的準確性和可靠性,兼容「格洛納斯」信號、GPS信號和即將「登場」的「伽利略」信號,是提高俄制導航儀國際競爭力的必經之路。與美國的導航儀相比,俄羅斯的導航儀價格普遍偏高。因此需要政府在政策和資金方面給予充分的支持,把導航儀晶片的生產形成規模化,降低生產成本,力求做到「物美價廉」。
同時,俄羅斯還要與各國開展廣泛的軍事政治合作和軍事技術合作,與歐盟、印度等國籤署「格洛納斯」衛星導航系統的使用協定,把俄羅斯的衛星信號傳播到世界各地,爭取與美國的GPS信號「平分秋色」。這是當前俄羅斯「格洛納斯」衛星導航系統的一個主要發展方向。
通過積極的產業政策,刺激電子工業的發展,提升國內的電子產品需求,振興民族工業,這是今後俄羅斯電子工業發展戰略的一個重要方向。
導航儀最重要的部位就是晶片。別小看這麼一個小玩意,它可是導航儀的「心臟」和「大腦」,沒有它,導航儀就是一堆廢物。因此,俄羅斯要研發屬於自己的導航儀晶片,建立大型的晶片生產基地,提升技術含量,增強本國產品的全球市場競爭力。
「格洛納斯」導航儀的應用
2009年2月4日,俄羅斯聯邦委員會批准了《導航活動法》,對俄羅斯「格洛納斯」全球導航定位系統的部署和使用作出了明確規定。
《導航活動法》要求公路、鐵路、海洋和航空等所有國有及商業公共運輸工具在2010年年底前安裝「格洛納斯」全球衛星導航系統導航儀,同時所有新出廠的交通工具也要安裝這種導航儀,強調「這對保證俄羅斯聯邦的國防和安全、提高車輛運行管理效率和乘客安全、保障特殊危險貨物的運輸至關重要」。
俄羅斯有關方面預測,在2011年至2015年間,俄全國民用導航儀及相關配套設備的需求量大約為4.6萬套,全國所需導航系統基站600個。為此,俄羅斯政府將投入35億盧布,俄國防部也計劃投入94.5億盧布,以保證「格洛納斯」定位系統在俄軍隊的部署。
譯自:俄羅斯《獨立軍事評論》
作者:弗拉基米爾·裡特維年科(技術科學副博士,預備役中校)
編譯:知遠/潘亮
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