2 GPS系统的简介及目前卫星定位系统的发展现状
GPS是Global Position System缩写，即全球卫星定位系统。
全球卫星定位系统（GPS）早期局限于军事单位，由美国国防部（Depart of Defense , DoD）所计划发展，其目的针对军事用途，例如：战机、船舰、车辆、人员、攻击标的精确度定位等。时至今日，GPS已开放给民用，这项结合太空卫星与通讯技术，在民用市场已正在蓬勃的展开，除了能提供精确的定位之外，对于速度、时间、方向及距离亦能准确提供信息，运用的范围相当广泛。
整个系统由分布在6个不同的地球同步轨道上的24颗卫星、位于地面的卫星控制系统及用户的GPS接收机组成。
用户的GPS接收机通过接收所在区域能够收到的卫星的信号，从而得到这些卫星与GPS接收机之间的距离，由于卫星发出的信号中已经给出了当时卫星的准确位置，因而GPS接收机即可计算出自身的位置。此即GPS的定位原理，目前定位精度只能保证误差小于15米。
如要提高定位精度，只需采用差分技术，该技术的解决方法为：在某一固定地点，设立固定基站，基站通过GPS接收机计算自身的位置。由于卫星位置信息的不准确性，将导致基站计算出的自身位置与真实位置之间有一定偏差。这一偏差，反映了卫星位置的偏差。移动系统GPS在数据处理时，利用此偏差信息，消除卫星位置不准确性带来的误差，从而提高定位精度，达到2——5米。
目前，世界上正在运行的全球卫星定位导航系统主要有两大系统：一是美国的GPS系统，二是俄罗斯的GLONASS（格鲁纳斯）系统。近年来，欧洲也提出了有自己特色的“伽利略”全球卫星定位计划。因而，未来密布在太空的全球卫星定位系统将形成美、俄、欧操纵的GPS、“格鲁纳斯”、“伽利略”三大系统竞争的局面。而我国的“北斗一号”是世界上第一个区域性卫星导航系统。与全球性的系统相比，它能够在很快的时间内建成，用较少的经费建成并集中服务于核心区域，是十分符合我国国情的一个卫星导航系统。我国将发射‘北斗二代’卫星导航系统的第一颗星，与现有‘北斗一代’三颗在轨星构成完整的四维定位体系。“‘二代北斗导航系统’计划包括4颗静止星、12颗中轨星和9颗高轨星。原定2006年开始组网，2010年实现全球精确覆盖，到那时我国将拥有真正意义上自己的全球卫星定位系统。目前，我国还在积极参与欧洲的“伽利略”全球卫星定位计划。
俄罗斯的GLONASS卫星定位系统拥有工作卫星21颗，分布在3个轨道平面上，同时有3颗备份星。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。因GLONASS卫星星座一直处于降效运行状态，现只有8颗卫星能够正常工作。GLONASS的精度要比GPS系统的精度低。为此，俄罗斯正在着手对GLONASS进行现代化改造，12月就发射了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），具有更好的讯号特性。
欧洲“伽利略”系统是欧洲计划建设的新一代民用全球卫星导航系统，预计2008年系统建成并投入运营。按照规划，“伽利略”计划将耗资约27亿美元，星座由30颗卫星组成。卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万公里的3个轨道面上，星座包括27颗工作星，另加3颗备份卫星。系统的典型功能是信号中继，即向用户接收机的数据传输可以通过一种特殊的联系方式或其他系统的中继来实现，例如通过移动通信网来实现。“伽利略”接收机不仅可以接受本系统信号，而且可以接受GPS、“格鲁纳斯”这两大系统的信号，并且具有导航功能与移动电话功能相结合、与其他导航系统相结合的优越性能。
1.2.1 “伽利略”计划介绍
1999年，欧洲提出了建立伽利略导航卫星系统的计划。经过长时间的酝酿，2002年3月26日，欧盟15国交通部长会议一致决定，正式启动伽利略导航卫星计划，这标志着欧洲将拥有自己的卫星导航定位系统，结束美国GPS系统独占鳌头的局面。
该系统经费预算为32亿～36亿欧元，由欧空局成员国和欧洲工业界等联合投资，费用公方和私方各占50％左右。与上世纪70年代美国建成的GPS系统花费了130亿美元相比，伽利略系统的建设，是一个经济、实用、高效、先进的系统。
伽利略系统（GNSS－2）的星上部分是一个完全独立的系统，由30颗卫星组成，运行于中高度圆轨道，公布的卫星高度为24000千米，卫星位于3个倾角为55度的轨道平面内，工作寿命在20年以上。伽利略计划定于2008年完成。
伽利略系统的每颗卫星上将安装一个原子钟装置。导航装置生成系统导航信号，并传输给最终用户，而SAR有效载荷可以进行紧急管理。卫星将安装标准的反作用轮系统用于稳定卫星。
该系统的地面段包括2个可能设在德国或意大利的控制中心、5个跟踪传输和控制站、10个上行站和29个伽利略传感器站。伽利略任务段处理中心将不仅有任务控制和支持设施，而且更重要的是有整套的处理设施，以保证整个系统可靠地工作。
据了解，伽利略系统的试验卫星和首批4颗工作卫星将用俄罗斯的“联盟”号火箭和乌克兰的“天顶”号火箭发射。其余20多颗卫星将用欧空局最新研制的“阿里安”5ESC-B火箭发射。
伽利略系统的性能极为先进。据悉，按照欧洲目前的设想，伽利略系统定位精度可达厘米级，通过“伽利略”，汽车和火车可以在没有司机的情况下自动行驶，如果汽车司机想休息一下或浏览一下当天的报纸，那么，只要他打开自动驾驶仪，汽车就可以自动行驶，自动避让障碍或超车；飞机能在任何情况下，在任何机场安全降落；轮船即使在大雾中也可以安全航行；等等。有人称，如果说通过GPS只能找到街道，而利用“伽利略”则能找到车库的门。伽利略除能提供精确的定位信号外，还可以提供移动电话业务服务，用于救生行动，如接收失事飞机的求救信号后，快速通知附近的救援部门。据称，这些是GPS所无法实现的。
毫无疑问，伽利略是GPS的强有力的竞争对手，较之与已形成垄断地位的GPS，伽利略由于采用了许多新技术而更加灵活、可靠，可以提供完整、准确的数据信号，以不受美国人的控制。较高的功率使伽利略的信号可以很容易克服干扰和进行接收，还可以在高纬度地区以及中亚和黑海地区提供较好的数据。
伽利略计划分为四个阶段逐步实施。第一阶段是系统可行性评估；第二阶段是开发测试阶段；第三阶段是系统部署阶段；第四阶段为商业运行阶段，伽利略系统计划于2008年完成系统商业运行。
由于各国利益差异，该计划的实施曾一度非常不顺利，而最大的问题是资金问题。经过艰苦的谈判，欧洲空间局终于与15个欧洲国家在承包工程合同的比例问题上达成一致。
伽利略联合执行体于2003年6月在布鲁塞尔成立，并于9月1日正式运作，随后其总部迁至德国的慕尼黑。该机构负责管理伽利略计划的开发和鉴定阶段，其创始成员为伽利略联合执行体的成员，但欧盟和欧空局各自要保留至少30%的总投票权。
据有关资料，在欧洲工业界，成立了由多国家企业组成的伽利略工业公司，其成员包括阿列尼亚公司，（19％）、阿尔卡特空间工业公司（19％）、伽利略系统服务公司（12％）、泰勒斯公司（12％）、阿斯特里姆（英国）公司（19％）、阿斯特里姆（德国）公司（19％）。
与美国打造GPS系统采用的公共资金的方法不同，伽利略计划采用了使用公共资金和私人投资相结合的方法。因此，除使用公共资金外，该系统还将吸引大批私人资金加盟。
与此同时，伽利略计划还在国际上广泛寻求资金。欧洲抛出的“橄榄枝”很快在国际社会得到了回应，很多国家对此抱以极大的兴趣，首先做出反应的是航天大国俄罗斯。
早在2003年1月23日，俄罗斯航空航天局局长科普捷夫与欧洲航天局局长安东尼奥·罗多塔举行会谈的时候就表示，俄罗斯愿意帮助欧洲建设伽利略系统。2003年3月，俄罗斯表示愿意为伽利略计划提供技术和物质支持。
中国科技部也对此计划抱以极大的热情。2003年9月18日，中国科技部与欧盟能源交通局在北京签署了合作协议，双方商定在伽利略计划中开展广泛的合作。
根据2003年10月7日加拿大航天局与欧空局达成的协议，加拿大正式加入伽利略计划的开发和鉴定阶段。加拿大将在这一阶段投资1100万加元。同时，加拿大公司可以参与该阶段的工程投标，成为伽利略计划的盟友。
据报道，欧盟还与以色列签署了协议，与美国、乌克兰、巴西、韩国等国进行了合作的谈判。印度也表示将投入3亿欧元。
目前，不仅欧盟原来的15国，就连新加入欧盟的10国也加入了伽利略计划的行列。
中国为什么要加入伽利略计划？
伽利略系统在中国具有庞大的市场。中国快速发展的移动通信业、民航业，急剧增加的汽车拥有量，都将使伽利略系统在中国的用户剧增，为该系统创造可观的效益。同时，中国航天技术的发展，也将为该系统的建设提供技术支持。因此，欧洲在伽利略计划的实施中，当然没有忘记积极寻求与中国的合作。
早在五年前欧盟委员会副主席德帕拉西奥在与当时的国务院总理朱鎔基会晤的时候，就提出欢迎中国参与伽利略计划。2001年在两人再次会晤的时候，朱鎔基表示，中国有兴趣参与伽利略计划。此后，中欧伽利略计划的合作开始亲密的接触。
2003年9月18日，作为中欧伽利略计划的结晶，中国科技部与欧盟委员会在北京正式签署了合作协议。在协议签署的第二天，签署了成立依托国家遥感中心的中欧卫星导航技术培训合作中心，为伽利略计划培训人员并组织双边交流。经过一段时间的准备，中国和欧洲在伽利略计划上的合作拉开了序幕。
2003年10月30日，在第六次中欧领导人会晤期间，国家科技部代表中国政府与欧盟及其成员国正式签署了《中华人民共和国和欧洲共同体及其成员国关于民用全球卫星导航（伽利略计划）合作协议》，确定了中欧双方伽利略计划的合作框架。
2004年7月，在国家的支持下，“中国伽利略卫星导航公司”发起人协议在北京正式签署，组建者包括中国航天科工集团公司、中国电子科技集团、中国卫星通信集团、中国空间技术研究院，从而，为参与伽利略项目竞标和项目承担提供了载体。
根据该协议，伽利略卫星导航有限公司受国家遥感中心的委托，将开展中欧“合作协议”中所涉及的相关项目和活动；组织国内相关工业界、高校、科研机构以及其他相关单位共同完成该协议中规定的相关任务，促进中国和欧盟国家在卫星导航领域的技术合作，带动国内民用卫星导航产业的发展。
2004年10月9日，国家遥感中心与欧洲伽利略联合执行体分别代表国家科技部和欧盟签署了《关于伽利略计划合作协议》(以下简称“合作协议”)，进一步明确了中欧双方在伽利略计划中的合作范围和内容。国家发改委、国防科工委、财政部、外交部、信息产业部、交通部、铁道部、农业部、民航总局、中国科学院、总参谋部、总装备部、国家测绘局、北京市和上海市政府等数十个国家政府部门、科研机构和大学的有关领导出席了签字仪式。中国由此成为第一个加入伽利略计划的非欧盟国家。
据来自欧洲的项目高层人物透露，中国方面对伽利略计划的投资将超过2.3亿欧元。这是目前为止中国最大的对外科技合作项目。
今年3月9日，国家遥感中心与伽利略卫星导航有限公司在北京签署了关于执行《中国国家遥感中心和伽利略联合执行体关于伽利略计划合作协议》的总承包协议，根据该协议，伽利略公司受国家遥感中心的委托，将作为组织和开展中欧“合作协议”中所涉及的相关项目和活动的总承包商，与国内相关工业界、科研机构、大学以及其他相关单位一道，共同完成该“合作协议”中规定的、应由中方承担和完成的相关任务，从而更好地履行中方在该“合作协议”中的责任、权利和义务，协议的签署，对促进中国和欧盟国家在高科技领域的合作，推动国内民用卫星导航产业的发展，都具有重要的现实意义和深远的战略意义。
据有关人士认为，中国加入伽利略计划是非常明智的，具有重要意义。首先，据外刊报道，中国加入伽利略计划，将使中国拥有该系统20％的所有权和全部使用权，拥有一个有自己股权，能进行管理和控制，进而保障相关服务可靠性、稳定性、安全性的民用卫星导航系统。其次，有国内学者估计，我国导航卫星的产业在2020年可达2600亿元，总收入可达4200亿元，而我国与欧盟的政治关系可以为我国卫星导航提供保障；此外，合作计划可以为我国自主开发导航卫星系统提供重要的学习机会。中国参与伽利略计划，除为该系统提供一定数量的资金，同时，承担该项目的设备研制，为各系统提供技术服务外，中国的企业可以从中获得一定数量的利润。
与此同时，中国通过参与伽利略系统的建设，可以提高技术储备，锻炼队伍。
1.2.2 北斗系统简介
1994年国家批准建设第一代卫星导航定位系统。随着2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日三颗“北斗”导航卫星的发射成功，我国已经建立了第一代区域性导航定位卫星系统－北斗导航系统，成为世界上继美国、俄罗斯之后，第三个拥有卫星导航系统的国家。特别需要指出的是，北斗导航系统是我国独立自主建立的卫星导航系统，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位。
我国北斗导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性导航系统。该系统建成后，主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航服务，还可以为气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务，具有广阔的应用前景，将对我国国民经济建设起到积极的推动作用。
专家认为，北斗导航系统是一个成功的、实用的投资很少的初级起步系统，它具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。
据专家介绍，北斗导航系统综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点，相当于一个设置在太空的无线电导航台，可在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。应当说北斗导航系统不仅解决了我国有无自主导航系统的问题，同时与其他导航定位系统比较，它有独特的优势和广阔的应用前景，有巨大的经济和社会价值。
该系统并不排斥国内民用市场对GPS的广泛使用。相反，可以更好地促进GPS在民间的利用。
目前，北斗导航系统运行正常，完全满足设计要求，已经在我国经济建设中发挥了重要作用。该系统的成功运行，还将进一步促进我国导航应用市场的快速发展，刺激大批量用户机的迫切需求，创造新的就业机会，提供新的经济增长点。
北斗导航系统同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。该系统覆盖范围大，没有通讯盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可为周边国家服务。特别适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用。专家预测，到2008年，北斗系统的用户将达到30万，直接产值达35亿元，占中国导航定位产业的20％左右，由它带动的相关产业将达数百亿元。
但是，由于北斗导航系统仅仅还是一个满足我国近期四化建设需要的自主简易的导航系统，随着国民经济的发展对导航定位的信息支持要求越来越高，这个投资很少的初级系统，尚不能满足今后我国对卫星导航系统进一步发展的需求，在体制上还不能与国际上的GPS、GLONASS及欧洲伽利略系统兼容。因此，专家认为，作为一个发展中的社会主义大国，为了迎接21世纪经济社会的挑战，我国必须在发展北斗导航卫星系统的基础上，借鉴国外GPS、GLONASS的成功经验，审时度势，抓住机遇，加大投资力度，进一步发展第二代性能更高的卫星导航系统，以促进经济的快速、稳定、健康发展。
为加速第二代导航定位卫星系统的建设，促进我国导航定位卫星的应用和产业的发展，专家建议：我国应该指定相应领导部门明确民用卫星导航的开发和应用工作的管理；加大投资力度，加快第二代导航定位卫星系统开发和建立；大力开发国内民用市场，开发出批量生产的廉价国产导航接收机，普及国内民间应用，逐步取代进口产品，形成产业，逐步建立中国导航系统今后持续发展的物质基础，为将来发展全球性的国际市场做好准备。
我国民用卫星导航市场非常广阔，潜在的经济效益巨大，已经成为经济可持续发展的重要因素。多年来，我国科技工作者在GPS相关技术的研究开发工作上，取得了令人瞩目的成果，不少项目成功地进行了飞行试验，填补了国内空白。但是，由于种种原因，这些成果却没有迅速成为满足市场需求的产品，充斥国内市场的大都是“外国货”。作为全球卫星定位系统的领导者，美国天宝导航有限公司早在10年前，就大举进攻我国的GPS市场，在它的带领下，其它近10家国外公司也纷纷抢滩我国市场，目前，我国卫星导航市场正面临被外国人抢占的局面。面对着如此庞大的民用导航市场，任何一个有志于振兴民族工业的企业家，不应该无动于衷。
