準(zhǔn)天頂定位衛(wèi)星“向?qū)��?hào)”示意圖。

    9月11日，日本首次發(fā)射了自主研發(fā)的定位衛(wèi)星。11日20時(shí)17分，日本種子島宇宙中心使用H-2A火箭發(fā)射了首顆準(zhǔn)天頂定位衛(wèi)星“向?qū)��?hào)”，28分鐘27秒后星箭分離成功，太陽(yáng)能電池板正常展開(kāi)，發(fā)電量6.7千瓦，符合設(shè)計(jì)值的6.4千瓦。本次發(fā)射的“向?qū)��?hào)”是準(zhǔn)天頂系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星，經(jīng)試運(yùn)行后如不出現(xiàn)技術(shù)上的問(wèn)題，日本將陸續(xù)發(fā)射另外兩顆準(zhǔn)天頂定位衛(wèi)星。

    謀求發(fā)展自主導(dǎo)航系統(tǒng)

    日本是美國(guó)的盟國(guó)，而美國(guó)的GPS（全球定位系統(tǒng)）又向包括日本在內(nèi)的世界各國(guó)免費(fèi)開(kāi)放，那么，日本為何仍要研發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)呢？日本政府最近公開(kāi)的資料顯示，由日本首相和負(fù)責(zé)科學(xué)技術(shù)政策的大臣牽頭的“綜合科學(xué)技術(shù)會(huì)議宇宙開(kāi)發(fā)利用專門(mén)調(diào)查會(huì)”2004年的資料中稱，鑒于美國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS已成為滲透到日本國(guó)民生活中的定位應(yīng)用核心系統(tǒng)，為了防止不測(cè)事件的發(fā)生，日本應(yīng)該建立與GPS兼用的、并逐步過(guò)渡到能夠獨(dú)立測(cè)位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

    作為GPS的一個(gè)輔助和增強(qiáng)系統(tǒng)，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有望提高日本及其周邊的GPS定位的性能，構(gòu)筑準(zhǔn)天頂衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是日本整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航計(jì)劃中的第一步。

    雖然，日本現(xiàn)在的準(zhǔn)天頂系統(tǒng)還必須依賴GPS完成用戶定位，但按照計(jì)劃，完全有可能將其升級(jí)為獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

   集“輔助”與“增強(qiáng)”一身

    《科技日?qǐng)?bào)》記者在采訪日本東京海洋大學(xué)的GPS專家、上海伽利略有限公司技術(shù)顧問(wèn)樊春明時(shí)了解到，準(zhǔn)天頂導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)由3顆與地球同步的傾斜軌道衛(wèi)星組成。它能發(fā)射與GPS同樣的導(dǎo)航信號(hào)，這使得用戶可以將其當(dāng)作一顆GPS衛(wèi)星來(lái)使用。同時(shí)，該衛(wèi)星系統(tǒng)增加了一個(gè)增強(qiáng)信號(hào)以為日本國(guó)內(nèi)用戶提供更高質(zhì)量的定位服務(wù)，此外還增加了一個(gè)試驗(yàn)用信號(hào)。

    樊春明向記者詳細(xì)介紹了準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的特點(diǎn)。他說(shuō)，首先，該系統(tǒng)的每顆星在日本上空工作8小時(shí)，3顆星輪換交替，從而保證任何時(shí)刻都有一顆準(zhǔn)天頂衛(wèi)星在日本的“天頂”當(dāng)班，這使得在大樓林立的城市中心以及山谷地帶的用戶能夠通過(guò)這顆不會(huì)被遮擋的衛(wèi)星來(lái)“增強(qiáng)”GPS在惡劣環(huán)境下的定位能力。

    其次，除具有現(xiàn)在GPS的所有民用信號(hào)之外，該系統(tǒng)還增加了GPS計(jì)劃中的L1C信號(hào)，這是日本的衛(wèi)星首次提供L1C信號(hào)服務(wù)。由于這些信號(hào)跟GPS完全相同，現(xiàn)有的GPS接收機(jī)幾乎不用改動(dòng)。

    再次，增強(qiáng)信號(hào)可以通過(guò)提高導(dǎo)航電文的速率，在導(dǎo)航電文中增加電離層補(bǔ)償信息字段等來(lái)提高定位精度，有望將GPS原來(lái)10米的定位精度提高到1米。該信號(hào)不與GPS信號(hào)兼容，需要專用接收機(jī)。

    另外，日本為了發(fā)展研究未來(lái)衛(wèi)星定位技術(shù)，還特設(shè)了一個(gè)測(cè)試信號(hào)，其測(cè)位碼用的是以日本人名字命名的KASAMI碼，導(dǎo)航電文的速率高達(dá) 2k比特。而且從整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，再朝該系統(tǒng)增加幾顆衛(wèi)星就可以將其擴(kuò)展成獨(dú)立的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。從原理上來(lái)講，通過(guò)將準(zhǔn)天頂與靜止衛(wèi)星結(jié)合在一起，6 顆以上的衛(wèi)星即可構(gòu)筑實(shí)用的區(qū)域3維空間衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

    設(shè)立自己的升級(jí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

    歸納起來(lái)，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了集“輔助和增強(qiáng)”GPS性能于一身外，還為衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研究提供了一個(gè)測(cè)試和論證的在軌平臺(tái)，將極大地推動(dòng)日本在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展。

    例如增強(qiáng)信號(hào)，用戶定位精度要達(dá)到1米，衛(wèi)星本身的精密定軌必須達(dá)到更高的要求。從原理上來(lái)說(shuō)，因?yàn)闇?zhǔn)天頂是區(qū)域服務(wù)系統(tǒng)，只要在服務(wù)區(qū)域內(nèi)有足夠的地面觀測(cè)站，不一定需要像GPS地面觀測(cè)站那樣全球分布也可以獲得很高的用戶和衛(wèi)星間視線方向測(cè)距精度，從而保證用戶的定位精度。但在實(shí)時(shí)服務(wù)中究竟能不能成功參考美國(guó)積累了幾十年經(jīng)驗(yàn)而達(dá)到的現(xiàn)有水平還是一個(gè)未知數(shù)，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星恰好能夠提供一個(gè)實(shí)際檢驗(yàn)的平臺(tái)。

    日本測(cè)位導(dǎo)航學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)安田明生向《科技日?qǐng)?bào)》記者介紹說(shuō)，雖然這顆衛(wèi)星不在中國(guó)“頭頂”，增強(qiáng)信號(hào)中的電離層補(bǔ)償信息也不是針對(duì)中國(guó)，但作為輔助機(jī)能的GPS兼容信號(hào)還是能夠?yàn)橹袊?guó)用戶提供服務(wù)。尤其是該顆衛(wèi)星是現(xiàn)在唯一一顆具有4個(gè)民用信號(hào)的衛(wèi)星，用好這些信號(hào)對(duì)提高中國(guó)用戶的定位性能是有益的。 (陳超)