伽利略计划（欧洲的全球导航服务计划）

基本介绍

伽利略计划，实际上是一个欧洲的全球导航服务计划。它是世界上笫一个专门为民用目的设计的全球性卫星导航定位系统，与现在普遍使用的GPS相比，它将更显先进、更加有效、更为可靠。它的总体思路具有四大特点：自成独立体系；能与其它的GNSS系统兼容互动；具备先进性和竞争能力；公开进行国际合作。

历史背景

欧美关系一向甚笃，美国又一再表示可以给欧洲提供最好的GPS服务（含军用的GPS），但是欧洲还是顶着来自美国方面巨大打压，决心花大本钱去建设自己的伽利略系统，因为新欧洲正在形成和发展过程中，需要有大项目大工程来振奋人心士气，增强欧洲的凝聚力和向心力，强化独立于美国的精神，打破美国的独霸的一统天下的单极世界，营造更有发言权的多

极世界，伽利略就是一张举足轻重的牌，是一张颇具显示度的牌。同时，伽利略又是现代科学技术，特别是空间技术及其应用技术的一种全面的大组合大集成大展现，会在很大程度上实现一系列技术领域的突破和创新，执行业和产业技术发展的牛耳。随着伽利略系统的建设和运作，一系列新服务和新应用的排比展开，会带来巨大的经济和社会效益，能增加10万人的就业机会，至2010年后，在欧洲每年形成超过100亿欧元的设备和服务的产值。

主要内容

在上世纪90年代的局部战争中，美国的GPS出尽风头。利用GPS系统提供定位的导弹或战斗机可以对地面目标进行精确打击，这给欧洲国家留下了深刻印象。欧洲国家为了减少对美国GPS系统的依赖，同时也为了在未来的卫星导航定位市场上分一杯羹，决定发展自己的全球卫星定位系统。经过长达3年的论证，2002年3月，欧盟15国交通部长会议一致决定，启动“伽利略”导航卫星计划。

“伽利略”计划的总投资预计为36亿欧元，由分布在3个轨道上的30颗卫星组成。该系统与GPS类似，可以向全球任何地点提供精确定位信号。由于“伽利略”系统主要针对民用市场，因此在设计之初，设计人员就把为民用领域的客户提供高精度的定位放在了首要位置。与美国的GPS相比，“伽利略”系统可以为民用客户提供更为精确的定位，其定位精度可以达到1米，而GPS只能达到10米。

按照计划，第一颗用于测试的卫星在白俄罗斯的拜科努尔基地发射升空，2006年“伽利略”系统即可进行正式部署，2008年整个系统完工，正式为客户提供商业服务。

应用范围

“伽利略”系统主要用于民用领域，而且面对的是GPS这个运行超过20年的市场垄断者，其市场开发的难度之大可想而知。因此，“伽利略”计划采用开放合作的模式，通过吸收合作伙伴来扩大市场份额。中国经济近年来快速发展，中国庞大的潜在用户群对于确保“伽利略”系统的成功具有重要意义，中国从一开始就进入了欧洲的视线。

2000年，“伽利略”计划提出不久，欧盟委员会副主席德帕拉西奥在与当时的中国国务院总理朱镕基会晤时就表示希望中国参与“伽利略”计划，得到了中国的积极回应。随后，中国同欧盟签署协议，在北京成立了中欧卫星导航技术培训合作中心，加强国内技术人员的培训和双边交流。而为了落实中方的责任与义务，中国成立了由多家公司参股的“伽利略”卫星导

航有限公司。该公司作为国内的总承包商负责协调国内的相关单位和公司，完成中国在“伽利略”计划中所承担的任务。中国加入“伽利略”计划，对双方都是好事。从欧洲方面看，欧洲希望成为未来世界独立的一极，在世界事务中发挥积极的作用。通过与中国在空间技术上的合作，可以对美国的“单边主义”形成一定的牵制，所以在“伽利略”计划的合作中欧洲表现得更主动。而中国通过合作可以获得可观的经济收益，中国将向“伽利略”计划投资2亿欧元，根据比例获取相应收益。同时中国在整个系统的开发运作过程中可以提升该国的技术，学习市场开发的经验，为该国开发独立的卫星导航系统打下良好的基础。

主要服务

虽然提供的信息仍还是位置、速度和时间，但是伽利略提供的服务种类远比GPS多，GPS仅有标准定位服务(SPS)和精确定位服务(PPS)两种，而Galileo则提供五种服务，这就是：公开服务(OS)，与GPS的SPS相类似，免费提供；生命安全服务(SoLS)；商业服务(CS)；公共特许服务(PRS)；以及搜救(SAR)服务。以上所述的前四种是伽利略的核心服务，最后一种则是支持SARSAT的服务。伽利略服务不仅种类多，而且独具特色，它能提供完好性广播；服务的保证；民用控制；局域增强。

伽利略的公开服务提供定位、导航和授时服务，免费，供大批量导航市场应用。商业服务是对公开服务的一种增值服务，以获取商业回报，它具备加密导航数据的鉴别功能，为测距和授时专业应用提供有保证的服务承诺。生命安全服务，它可以同国际民航组织(ICAO)标准和推荐条款(SARs)中的“垂直制导方法”相比拟，并提供完好性信息。公共特许服务是为欧洲/国家安全应用专门设置的，是特许的或关键的应用，以及具有战略意义的活动，其卫星信号更为可靠耐用，受成员国控制。伽利略提供的公开服务定位精度通常为15-20m(单频)和5-10m(双频)两种档次。公开特许服务有局域增强时能达到1m，商用服务有局域增强时为10cm-1m。

市场前景

伽利略的推动力来源于应用用户和市场的需求，对于各种各样应用的认知和开拓，以及可能的经济和社会效益的全面分析，是伽利略定义阶段的基本任务。伽利略的特色及其与GPS兼容互动是它的成功的重要因素。市场研究和预测结果表明，至2020年伽利略的用户数量达到25亿个。其中90%的用户是在批量市场，是与GNSS接收机集成的移动电话用户，以及车辆应用系统（te

lematics）用户。估计在伽利略正式投入全面运行四年后的2012年，Galileo/GPS兼容接收机已形成自然组合，并用于批量市场。到2010年卫星导航产品及其服务在欧洲的产值高达100亿欧元，至2020年则可达250亿欧元。预计导航产品的收入到2015年进入饱和期，其后的收入主要来自于服务。从长远看，移动位置服务（LBS）将是伽利略成功的重头戏。

建设项目

上世纪九十年代欧洲一直在积极筹划GNSS计划，并开始运作GNSS1中的EGNOS，到1999年正式提出GNSS2中的Galileo(伽利略)计划，并分成四个阶段来加以实施。这就是系统定义阶段(1999-2001)、研发验证阶段(2002-2005)、系统部署阶段(2006-2007)，以及系统运营阶段(2008-)。系统定义阶段由EC和ESA来实施，进入研发验证阶段则交由JU(JiontUndertaking)来负责，然后再行过渡，最终是由一个伽利略运营公司进行运作和管理，所推行的机制为公私合营(PPP)。

伽利略的系统基本投资约为32-34亿欧元，这个投资额相当于在欧洲建一个中小型机场，或者说是150km的高速公路的投入。在伽利略的定义阶段已由EC和ESA投入8000万欧元，在随后的2001-2007年间，还需要投入32.5亿欧元，按照公私合营法则，公私方分别承担总投入的50%左右。其中系统工程和管理的费用为2.9亿欧元，卫星和发射费用16.4亿欧元，地面段费用8.6亿欧元，EGNOS集成费用0.6亿欧元，用户段费用1.3亿欧元，运营费用2.1亿欧元。在2008年正式投入全面工作后，每年需运营费2.2亿欧元，这不包括在32.5亿欧元的初始的集资中，而是由伽利略运营公司从接收机芯片的知识产权(IP)的提成和服务收费加以维持。伽利略公私合营机制的得意之处就在于此，非但基础建设不全是由公家来投，更重要的是系统建成后，长期需要支付的运营费也不需要公家再投入。应该说是一种经营上的创新。

系统构成

空间段

似乎只在“老三段”上增加了一个环境段，实际上其内涵都在变，并体现了与时俱进的精神，使系统变得更先进、更高效、更精密、更安全、更完善、更可靠。伽利略的空间段有位于中高度(MEO)30颗卫星构成，这些卫星分置于3个轨道面内，轨道高度为23616km，倾角为56度。卫星绕地球旋转一周的时间为14小时04分钟，卫星重量为625kg，在轨寿命15年，耗功1.5kw，发射频段为四个(包括SAR使用的频段)，工作信道(基本信号)达11个。

环境段

伽利略的环境段是新增的部分，实际上在GPS和GLONASS中都是隐含的部分，在伽利略中明确提升到最关键的组成部分中来，这是由于实用需求日益广泛和技术进步带来的结果，因为定位精度日益提高和可靠性更加重份量的客观需求，以及使用中遇到的各种各样的问题，必然要把这个环境段放到重要位置上加以考虑。环境段主要研究电离层、对流层、电波干扰和多径效应，以及它们的缓解技术和对策。

地面段

伽利略的地面段主要有伽利略控制中心(2个)、C波段任务上行站(5个)、伽利略上行站(5个，TT&C-S波段和ULS-C波段)、伽利略传感器站(29个)，以及Delta完好性处理装置和任务管理办公室组成，它们之间由伽利略数据链路和伽利略通信网络进行连接，外面相关的部门还包括搜索救援(SAR)中心，EGNOS和世界协调时部门。伽利略控制中心分为四大系统：完好性处理系统，精密定时系统，轨道同步和定时系统，以及伽利略资源控制系统。后者又包括服务产品部、卫星控制部和任务控制部。

用户段

伽利略的用户段涉及到海陆空天各种应用领域，由于伽利略提供的服务及水平要比GPS多得多和高得多，所以对用户接收机的要求就更高更广更多，而且还应兼顾到与GPS的兼容互动。值得指出的是随着卫星导航的逐步深入人心，与各种电子设备的融合趋势锐不可挡，尤其在汽车电子领域和个人通信领域前景更为广阔。

计划简介

伽俐略计划将发射30颗在轨卫星以复盖地球的每一寸土地。它将使拥有卫星信号接收器的每一个人，比如将该接收器与手机连接后，便能通过接收卫星信号从而确定其时间和空间位置。

定义阶段：已经完成

开发阶段：2002－2005年

部署阶段：2006－2007年

商业运作阶段：2008年起

一是竞争关系。伽俐略将成为GPS垄断卫星定位市场的有力竞争者。现有的GPS（美国系统）和GLONASS（俄国系统）均是为军事目的而设计的系统。伽俐略将为全球提供服务，其精度将高于今日之GPS，且更可靠。特别是其民用设计目的将适应于各种不同的用户如公用事业、商业服务、营救抢险等。

二是互补关系。协调互用基础设施将提供更高的精度和更可靠的安全保障。用户将同时接收GPS和伽俐略系统信号。

1、总花费并不昂贵：开发和部署阶段的开销为33亿欧元，仅相当于150公里半城区（semi-urban）快车道造价，或仅为里昂－都灵高速铁路主隧道单轨的花销。

2、运营上经济可行：产出/投入比为：4.6（20年）；创造就业机会10万个；创造市场价值（market created）为：90亿欧元/年。

3、全社会都将受益：受益者并非只是计划的投资者。比如，改善航空交通将节省旅客时间、减少航空公司成本和降低飞机排放污染物等。

伽俐略计划的总预算为33亿欧元。

开发阶段（2002－2005）：需11亿欧元，欧共体和欧空局已分别做好了5.5亿欧元的预算。

部署阶段（2006－2007）：需21亿欧元，欧盟将为此安排预算，参与该计划的私营部门将提供资金补助。

运营阶段（2008年起）：公共资金（public funding）将逐渐减少，到2015年，运营开销将由欧共体承担。在此商业运营阶段，公共资金将从系统的附加值服务和知识产权开发中获得回报。

联合执行体是根据《欧盟条约》第171条之规定而首次成立的公司，从而使之成为伽俐略计划的公共和私人筹资以及有效管理的机构。其职能包括：——成立管理机构，制定工作计划、管理公共和私人资金、发布标书、通过欧空局发射第一批卫星、机构运营期限：2002－2005年、机构的组成成员：欧洲投资银行；稍后，任何一家投资超过500万欧元的企业（中小企业的投资额为25万欧元）均可成为成员。

地面站落成

欧洲伽利略全球卫星导航系统（简称伽利略计划）在法属圭亚那库鲁航天中心的地面站已于2009年11月19日正式落成，它标志着该计划又向前迈进了一步。欧航局当天发表公报说，库鲁地面站的落成是伽利略计划在轨验证阶段的重要一步。在落成仪式上，伽利略计划负责人勒内·奥斯特林克说，地面站建设与伽利略的卫星网络建设具有同等重要的作用，现在人们可以共同期待2010年年底首颗卫星的发射了。

库鲁地面站由法国国家航天研究中心负责建设，它包括1个遥感、跟踪和指令站、1个感应站和2个传输站。遥感、跟踪和指令站将被用来监控伽利略计划的卫星；感应站主要用于接收系统卫星发出的信号；传输站用来向卫星传输导航指令。欧航局说，伽利略计划在轨验证阶段一共需要18个感应站、5个传输站及2个遥感、跟踪和指令站。此外欧航局还将在意大利的富奇诺和德国的上普法芬霍芬建立2个控制中心。届时，感应站会将收集到的数据源源不断地传回控制中心，控制中心随后通过传输站向卫星发出导航指令。

重要意义

伽利略计划共包括30颗正式卫星，第一颗将在2010年底由一枚俄罗斯火箭发射升空。伽利略计划对于欧盟具有关键意义，它不仅能使人们的生活更加方便，还将为欧盟的工业和商业带来可观的经济效益。更重要的是，欧盟将从此拥有自己的全球卫星导航系统，有助于打破美国GPS导航系统的垄断地位，从而在全球高科技竞争浪潮中获取有利位置，并为将来建设欧洲独立防务创造条件。