日本导航卫星系统发展给中国哪些启示?

2011-01-17 19:20:31来源: 光明网

  2010年9月,日本发射了准天顶卫星定位系统的第一颗卫星,在竞争日趋激烈的卫星导航领域迈出了一大步。据日本主流媒体最近报道,该准天顶卫星将美国GPS(全球定位系统)的精度提高了300倍,达到了3厘米,日本国内也提出要用7颗卫星来构筑自己的卫星定位系统。针对日本卫星导航领域的现状和未来的发展方向,以及其对中国发展卫星导航的启示等问题,科技日报记者近日采访了东京海洋大学GPS专家樊春明先生。

  

首颗准天顶卫星示意图

  记者:目前日本导航卫星的现状如何?

  樊春明:关于卫星导航,日本现有两个相关系统。一个是2007年开始投入使用的MSAS卫星系统,另一个就是现在正在构筑中的准天顶卫星系统。

  MSAS系统由两颗静止卫星组成的,其中一颗作为备用。因为它发射的定位信号与GPS相同,可以作为一个GPS卫星被使用。MSAS卫星发射的导航电文能够对GPS定位进行补偿以提高精度和可靠性,是覆盖亚洲的地区性广域差分增强系统。

  准天顶卫星系统则由3颗倾斜轨道卫星组成。通过轨道设计,使得从日本本土来看,在任何时间总能够有其中的一颗在接近天顶的位置,保证了在大楼林立的都市和山谷等地该卫星不会被遮挡。除了发射跟GPS相同的信号以外,它还发射与MSAS相似的日本区域广域差分信号L1-Safe,以及为研究而设置的独特信号LEX。2010年9月,第一颗准天顶卫星升天,并经过了其后3个月的测试验证期,同时对利用LEX信号来放送测绘网基准站信息的载波相位定位进行了试验和评价。日本媒体号称其将GPS精度提高了300倍,指的是三菱电机公司提出的使用LEX信号方案的测试结果。

  但在去年11月举行的日本GPS/GNSS论坛上,有人针对准天顶卫星系统方案提出了关于知识产权的疑问,因为它的核心定位技术是从国外引进的。不可否认,在高性能车载导航仪和测绘网等普及应用方面,日本是世界领先的,但在卫星导航定位应用领域,日本还没有能够称雄世界的核心技术,这可能跟日本的产业结构和方针有关。日本学术界和研究界的专家们在看到中国、澳大利亚、加拿大以及美国等国大学中的卫星导航研究中心和实验室后都大为感叹,在日本所有的大学中甚至没有一个卫星导航研究中心。虽然在利用LEX信号覆盖全日本的高精度定位的4个试验方案中,也有完全具有自主知识产权的实现方法,但该方法的原型仅仅由个体研究人员在大学教授支持下的研究成果,缺乏专项资金。日本政府在基础研究上的投入大大落后于世界各国,这种现状不但使得日本很难出现这方面的核心技术,同时对于年轻一代专业人才的培养也极其不利。

  记者:日本卫星导航的发展方向是什么?

  樊春明:虽然准天顶卫星系统另外两颗卫星是否发射要看第一颗卫星的测试结果而定,但我认为中止的可能性应该不大。

  首先,尽管现在还没有公布最终结果,但准天顶卫星于去年10月19日开始发射测试信号时,我的学生当天即接收信号成功,没有发现本质上的问题。其次,单从原理上来说,日本现在拥有的两颗MSAS卫星加上一颗准天顶卫星已经有可能组成非全天服务的独立二维卫星导航系统。如果准天顶3颗卫星全部到位的话,虽然由于卫星分布等原因会使得定位精度比GPS差,但覆盖日本的独立的三维区域卫星定位系统已经成为可能。在这样一个关键时期应该不会轻易放弃准天顶系统的计划。以日本的技术,依托准天顶系统为基础,扩展成由6颗到10颗倾斜轨道和静止卫星组成的独立区域卫星导航系统应该是完全可能的。

  记者:日本的导航卫星系统对中国有何启示?

  樊春明:上述报道称使用准天顶卫星将GPS精度提高了300倍,但这其中不仅存在着其不是日本自主研发的知识产权的问题,还有诸如接收机的价格等对于普通自驾车用户来说很重要的问题没有解决。在技术方面,对于实现3厘米的移动体定位精度的评价也有夸大之嫌,正确的说法应该是在有各种约束条件下的定位精度而已。真正要在城市中实现完全的高精度移动体定位还有类似于多径干扰等课题需要解决。而这样的基础研究很需要政府的资助。

  由于日本企业具有很强的开发能力,以及政府在基础设施上的有效投入,使得日本在应用层面上是成功的。就拿覆盖全国的测绘网来说,不借助于任何其他通信手段来实现测绘所需的高精度定位是实际用户长期以来的要求,这就需要导航卫星具有提供地面基准站信息的能力。日本虽然将原准天顶计划中的通信部分砍掉了,但还是保留了一个拥有2kbps容量的放送频道,具备了放送覆盖全日本测绘网基准站信息的能力,使得只用一个导航卫星接收机就能在日本的任何地方实现精密测绘的梦想成为可能。

  当前,中国在卫星导航领域的巨大投入从整体上来说是正确的,相信在不远的将来会有很大收获。在高科技领域,只有自主创新才能够保证持续性发展,并能在全球不景气的环境下通过开发国内市场来增加内需和带动中国的制造业。自主创新项目本身具有的前瞻性,使其目标不应该仅仅瞄准现在市场。只有在政府资助研发的项目评审中更重视开发未来市场的因素,才能避免研发项目圆满完成的同时其成果已经落后时代的“见光死”现象。同时,还要注重发挥高科技中小企业的作用(利用准天顶LEX信号覆盖日本本土的高精度方案中唯一不存在知识产权问题的是个体研究人员的方案,而非三菱电机这样的世界顶尖公司的方案,这就是一个很好的例子),明确完善整个产业链中所有环节对实现高科技成果转化成应用产品的重要性。如果在给中小企业和民营高科技企业各种优惠税收政策的同时,还能够从政策上进一步避免“大欺小,官挤民”,提供优惠贷款等公司实际运作上所必需的良好条件,给它们创造更好的发展环境和空间,相信中国也会涌现出类似给美国航天飞机提供产品的“街头小作坊”。

关键字:日本  导航卫星  GPS

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0117/article_3081.html
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