日本首发卫星导航定位系统 太空竞争产生新变数

据《科技日报》报道，9月11日，日本首次发射了自主研发的定位卫星。11日20时17分，日本种子岛宇宙中心使用H-2A火箭发射了首颗准天顶定位卫星“向导号”，28分钟27秒后星箭分离成功，太阳能电池板正常展开，发电量6.7千瓦，符合设计值的6.4千瓦。本次发射的“向导号”是准天顶系统的第一颗卫星，经试运行后如不出现技术上的问题，日本将陆续发射另外两颗准天顶定位卫星。

谋求发展自主导航系统

日本是美国的盟国，而美国的GPS（全球定位系统）又向包括日本在内的世界各国免费开放，那么，日本为何仍要研发自己的卫星定位系统呢？日本政府最近公开的资料显示，由日本首相和负责科学技术政策的大臣牵头的“综合科学技术会议宇宙开发利用专门调查会”2004年的资料中称，鉴于美国的卫星导航系统GPS已成为渗透到日本国民生活中的定位应用核心系统，为了防止不测事件的发生，日本应该建立与GPS兼用的、并逐步过渡到能够独立测位的卫星导航系统。

作为GPS的一个辅助和增强系统，准天顶卫星导航系统有望提高日本及其周边的GPS定位的性能，构筑准天顶卫星导航系统是日本整个卫星导航计划中的第一步。

虽然，日本现在的准天顶系统还必须依赖GPS完成用户定位，但按照计划，完全有可能将其升级为独立的卫星导航系统。

集“辅助”与“增强”一身

《科技日报》记者在采访日本东京海洋大学的GPS专家、上海伽利略有限公司技术顾问樊春明时了解到，准天顶导航卫星系统由3颗与地球同步的倾斜轨道卫星组成。它能发射与GPS同样的导航信号，这使得用户可以将其当作一颗GPS卫星来使用。同时，该卫星系统增加了一个增强信号以为日本国内用户提供更高质量的定位服务，此外还增加了一个试验用信号。

樊春明向记者详细介绍了准天顶卫星的特点。他说，首先，该系统的每颗星在日本上空工作8小时，3颗星轮换交替，从而保证任何时刻都有一颗准天顶卫星在日本的“天顶”当班，这使得在大楼林立的城市中心以及山谷地带的用户能够通过这颗不会被遮挡的卫星来“增强”GPS在恶劣环境下的定位能力。

其次，除具有现在GPS的所有民用信号之外，该系统还增加了GPS计划中的L1C信号，这是日本的卫星首次提供L1C信号服务。由于这些信号跟GPS完全相同，现有的GPS接收机几乎不用改动。

再次，增强信号可以通过提高导航电文的速率，在导航电文中增加电离层补偿信息字段等来提高定位精度，有望将GPS原来10米的定位精度提高到1米。该信号不与GPS信号兼容，需要专用接收机。

另外，日本为了发展研究未来卫星定位技术，还特设了一个测试信号，其测位码用的是以日本人名字命名的KASAMI码，导航电文的速率高达2k比特。而且从整个系统结构上来看，再朝该系统增加几颗卫星就可以将其扩展成独立的区域导航系统。从原理上来讲，通过将准天顶与静止卫星结合在一起，6颗以上的卫星即可构筑实用的区域3维空间卫星定位系统。

设立自己的升级实验平台

归纳起来，准天顶卫星导航系统除了集“辅助和增强”GPS性能于一身外，还为卫星导航技术研究提供了一个测试和论证的在轨平台，将极大地推动日本在卫星导航领域的发展。

例如增强信号，用户定位精度要达到1米，卫星本身的精密定轨必须达到更高的要求。从原理上来说，因为准天顶是区域服务系统，只要在服务区域内有足够的地面观测站，不一定需要像GPS地面观测站那样全球分布也可以获得很高的用户和卫星间视线方向测距精度，从而保证用户的定位精度。但在实时服务中究竟能不能成功参考美国积累了几十年经验而达到的现有水平还是一个未知数，准天顶卫星恰好能够提供一个实际检验的平台。

日本测位导航学会会长安田明生向《科技日报》记者介绍说，虽然这颗卫星不在中国“头顶”，增强信号中的电离层补偿信息也不是针对中国，但作为辅助机能的GPS兼容信号还是能够为中国用户提供服务。尤其是该颗卫星是现在唯一一颗具有4个民用信号的卫星，用好这些信号对提高中国用户的定位性能是有益的。