从势如水火到合而为一 三大导航系统怎么样协作?

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从势如水火到合而为一 三大导航系统怎么样协作?

  图为UBER在美国小范围试点的自动驾驶车。(图源:Uber)

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  俄罗斯《消息报》报道,早在今年9月初,俄航天署长奥斯塔片科访问北京时,与中国同行就发展航天领域合作交换意见,“莫斯科拟在年内与北京签署相关协议,两国将在对方境内互设3个(导航卫星)地面控制站”。

  事实上,若是只要应付民航、海运等现存领域的定位导航需求,三大导航系统实在没有必要寻求信号兼容和互操作,因为同时支持三种导航系统寻星信号的民用定位芯片已经逐渐占到了市场主流,离开卫星覆盖区域找不到信号了?切换系统就行。

目前,卫星导航系统不仅用来为海陆空交通平台提供导航,也为大量军事设施提供制导服务,精度可以达到米级,且几乎不受天气影响。如果一个国家整个导航、定位及制导系统都依赖于目前居霸主地位的美国GPS系统将是非常危险的。

 

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据专家介绍,目前的各种卫星定位导航系统实际上都可以细分为两套:其一是精度较低的公开民用码;其二是精度较高的军用码。中俄未来如能进行卫星定位导航方面的深度合作,不仅体现出战略互信达到相当高度,还能大幅提升各自定位系统的精度和可靠度。

  至于“北斗”,它在中国大部分地区的定位精度已小于10米,未来若建成全球化卫星星座,那就必须在国外建地面站,而俄罗斯国土面积广大,非常适合建立校准站。

  根据公开资料显示,即便在东亚低纬度地区,北斗导航系统对动态目标的定位误差也依旧会达到数十米之多,这对于需要在城区范围内精准定位的人工智能设备而言是致命的。

两大系统或将联手

  两大系统或将联手

  在这里,笔者首先将解释“为什么要互相兼容”这个问题。首先,无论是开世界之先河的“老前辈”GPS,还是后起之秀北斗和格洛纳斯,这三个导航系统都已经形成了自己的“星座”,也在自身的预定区域内实现了当初设计所需的精度要求。

中俄合作意义重大

  专家认为,对于中俄而言,合作的第一步当属互建地面控制站,这些站点可以用来校准卫星信号——地面站的大地坐标会被精确测得,然后与接收到的卫星信号坐标对比,测出信号误差,进而反馈给卫星系统校正。俄罗斯《导报》称,俄罗斯除了争取在中国境内拥有3座“格洛纳斯”地面站,还计划在哈萨克斯坦部署2座地面站,在白俄罗斯部署1座地面站,如果加上已有的23座地面控制站,其定位精度有望提升至1米,这意味着“格洛纳斯”的定位精度将与美国GPS系统相当。

  比方说北斗导航注重欧亚大陆的服务精度,在高纬度地区精度较差,相反格洛纳斯就注重高纬度定位效果,因为运营格洛纳斯的俄罗斯绝大多数领土位于高纬度寒带区,这都是卫星轨道的取舍结果。

专家认为,对于中俄而言,合作的第一步当属互建地面控制站,这些站点可以用来校准卫星信号——地面站的大地坐标会被精确测得,然后与接收到的卫星信号坐标对比,测出信号误差,进而反馈给卫星系统校正。俄罗斯《导报》称,俄罗斯除了争取在中国境内拥有3座“格洛纳斯”地面站洛纳斯”的定位精度将与美国GPS系统相当。

  自从美国军方于上世纪90年代建成覆盖全球的GPS全球卫星定位系统,该系统被广泛用于军事和国民经济领域。为了避免受制于人,俄罗斯、欧盟和中国先后研制和建立自己的卫星定位系统。近期,从上合组织杜尚别峰会期间传出消息,中俄两国卫星导航系统合作已经启动。专家认为,中俄展开卫星定位系统方面的合作,必将使“北斗”、“格洛纳斯”两大系统的可靠性和导航精度再上新台阶,为两国战略安全合作树立新的里程碑。

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“导航战”无处不在

  由此来看,定位导航特别是军用系统的定位导航完全依靠美国的GPS系统是极不安全的。所以,哪怕是美国的盟友——欧洲诸国,也宁愿花费巨资建设“伽利略”系统。

  图为浦东同一地区不同时间的卫星影像图。可见在卫星角度不同的情况下,高楼对无线电波信号的遮挡效果之明显。(图源:GoogleEarth)

俄罗斯“格洛纳斯”国际项目副总裁别良科强调,“格洛纳斯”与“北斗”系统相互兼容,是基于互惠互利的考虑。例如,俄罗斯“格洛纳斯”的定位服务范围侧重于极地和高纬度地区,中国“北斗”的服务范围则覆盖稍稍偏南纬度的地区,如果实现联合导航,那将是世界范围内最理想的导航体系。

  但是美国有能力干扰、复制或伪造GPS信号,给用户带来巨大麻烦。以色列《国土报》报道,最先利用这一手段的不是美国,而是伊朗。2011年12月,美国一架“哨兵”隐身无人机被伊朗截获,后来伊朗工程师透露,伊朗首先切断无人机和控制系统之间的联系,然后向其发送伪造的GPS信号,无人机按照这个信号降落到它认为的母基地,但实际是降落到伊朗领土上。

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