欧洲伽利略卫星导航系统进展上

2024年1月8日发(作者：神舟号)

欧洲伽利略卫星导航系统进展上

徐菁

2011年10月，欧洲将在法属圭亚那用联盟号火箭首次发射正式运行的伽利略卫星，伽利略卫星导航系统进入全面部署阶段。

全球卫星导航系统(GNSS)是一种天基无线电导航定位与时间传递系统．包括卫星星座、地面系统及用户终端设备等三大部分，可为地球表面和近地空间的广大用户提供全天候、全天时、高精度的三维位置、速度和时间信息。伽利略卫星导航系统是欧洲正在实施的一项重大民用航天项目，于20世纪90年代由欧盟委员会和欧空局共同发起，其目标是建成欧洲自主的民用全球卫星导航系统，并与美国GPS和俄罗斯CLONASS导航系统相兼容，从而摆脱对GPS系统的依赖．打破美国对全球卫星导航定位产业的垄断。在使欧洲获得工业和商业效益的同时，它将为建立欧洲共同安全防务体系提供基础条件。

1伽利略计划概况

利用“国际移动卫星”3发展的“欧洲地球静止卫星导航重叠服务” (EGNOS)，能够为欧洲用户提供辅助测距、GPS和GLONASS系统广域差分信息以及完好性信息服务。EGNOS设计服务期限为15年，已在2004年进入试运行阶段并初步提供商业应用。但是，自20世纪90年代以来，卫星导航技术的应用已经遍及陆地、海洋、航空和航天等各类军事和民用领域，卫星导航已初步形成一个跨学科、跨行业的综合性、国际性高新基础产业。欧洲各国从政治、军事、经济和技术等方面的发展战略考虑．必须拥有自己独立的卫星导航系统。经过多次商讨，1999年2月10日，欧盟在《伽利略——欧洲参与新一代

卫星导航服务》的报告中，首次提出比较可行的欧洲全球卫星导航定位系统计划——伽利略计划。2002年3月26日．在布鲁塞尔召开的欧盟交通部长会议上，表决通过为该项目划拨4.5亿欧元研究经费．标志着伽利略计划正式启动。

伽利略计划在研发阶段由欧盟委员会和欧空局共同负责，欧盟委员会负责政治领域和高层次的任务需求，包括对系统总体结构、经济收益和用户需求的研究。欧空局负责空间段及相关地面段的建造、发展和在轨验证。在建立伽利略系统问题上，欧洲内部从意见分歧到最终统一，这足以表明尽管欧洲国家各有各的考虑．但面对美国的霸权，其他矛盾都可以暂退其后。欧洲人已经达成共识：对欧洲的安全性起关键作用的卫星导航系统，如果不受欧洲控制，欧洲的主权和安全就存在严重问题。

1.1 系统构成和发展阶段

整个伽利略卫星导航系统主要包括全球构成、任务支持、卫星服务、用户段及外部系统，全球构成的核心是基础设施，分为空间段、地面控制段和地面任务段。图1示出了伽利略卫星导航系统构成图。

在2010年1月欧盟委员会的一份报告中，重新调整了伽利略计划正式运行的时间节点。根据新的时间节点，该计划从启动到实现运营的4个发展阶段如下：

·2002—2005年为定义阶段．论证计划的必要性、可行性及具体实施措施：

·2005—2011年为在轨验证阶段，其任务是成功研制、实施和验证伽利略空间段及地面段设施，进行系统在轨验证：

·2011—2014年为全面部署阶段，包括制造和发射正式运行的卫星，建成整个地面基础设施：

·2014年之后为开发利用阶段，提供运营服务．按计划更新卫星并进行系统维护等。

目前，伽利略计划正处于在轨验证阶段的关键时期，继发射2颗GIOVE试验卫星之后．2011年将发射4颗在轨验证(IOV)卫星。

但是，根据欧盟委员会最新公布的报告称，该委员会2010年1月报告中伽利略系统将于2014年投入使用的说法已被推翻，该计划在2017—2018年之前难以投入运行。

1,2投资和计划进展情况

2007年9月欧盟委员会发表了继续支持伽利略计划的投资建议，提议在欧盟2007—2013年第7个《研究开发框架计划》中已确定用于伽利略计划的10亿欧元基础上，再增拨24亿欧元支持伽利略计划，并建议新增的24亿欧元从欧盟农业补贴款余额中支付。2007年11月23日，欧盟经济与财政部长召开会议讨论2008年欧盟委员会预算，同意欧盟委员会提出动用农业补贴的投资建议，与此同时欧盟议会也支持这一建议。11月29日欧盟运输部长最终不顾西班牙的反对，以26:1的法定多数批准继续推进伽利略计划．并同意尽可能采用“公平竞争”原则采购后续部署的26颗卫星。

截至2007年底．伽利略计划已经在研发和在轨验证阶段投入15亿欧元，加上欧盟已批准的两笔共34亿欧元的投资．预计到2014年建成伽利略全球导航卫星系统总共需耗资49亿欧元。然而，由于伽利略系统进展相当缓慢，因此在欧盟委员会公布的最新报告中称，该计划还将需要15—17亿欧元的额外投入。该报告还认为，伽利略计划不仅在长期内难以盈利，还要承受每年7.5亿欧元的损失，预计在未来20年内该计划相关的研制、建设及运营费用总额将超过200亿欧元。

伽利略系统运行能力的采购分为6份合同：系统支持、地面任务段、地面控制段、空间段、发射服务及运营。欧空局代表欧盟委员会从2008年7月开始采购工作，在广泛的对话之后，初步入选公司被邀请提交最佳和最终报价。所有的合同都依据“最合算”原则授出。表1中列出了承包6份合同的候选承包商。

2010年1月7日，欧盟委员会宣布，授出6份中的3份伽利略系统初始运行能力采购合同．系统支持合同授予泰雷兹，阿莱尼亚空间公司意大利公司：前14颗伽利略卫星的建造合同授予德国OHB系统公司：发射服务合同授予法国阿里安公司，这意味着被屡次推迟的伽利略卫星导航系统将在2014年完成初步部署并具备初始运行能力，、

泰雷兹·阿莱尼亚空间公司获得的系统支持合同价值8500万欧元，合同时间从2010年持续到2014年，包括支持欧空局整合和校验伽利略系统的工业服务。OHB公司赢得了14颗卫星的首份订单，合同价值5.66亿欧元，首颗卫星将在2012年7月交付，之后每隔1个半月交付一颗卫星，最后一颗卫星计划在2014年3月交付：剩下的卫星将按照后续的工作汀单采购．后续合同授予OHB公司还是阿斯特里姆公司将取决于谁能提供最有利的报价。阿里安公司赢得的合同价值3.97亿欧元．包括5枚联盟号火箭的发射，每次火箭发射将携带2颗卫星，首次发射计划在2012年10月进行．之后将每年进行4—5次发射。2011年6月，欧盟授出了地面段的两份合同。

目前，欧盟委员会已经能够更好地规划伽利略系统提供不同服务的时间，其中公开服务、公共特许服务和搜救服务最早将从2014年开始提供，生命安全服务和商业服务将从2014年开始测试．并在伽利略系统星座拥有30颗卫星并具备全面运行能力时提供。

1.3组织管理体制变化

最初．伽利略计划采用公私合营体制即PPP(Public -pri-vate-partnership)运行管理模式．政府部门与私人参与者将以特许权协议为基础进行合作。与以往私人企业参与公共基础设施建设的方式不同．政府与私营部门的合作始于项目的确认和可行性研究阶段．并贯穿于项目的全过程．双方共同对项目的整个周期负责．其目的是使项目风险在公共部门和私营部门之间形成一个合理的分配，同时让私有产业部门根据项目市场的大小来确定未来的利润流。

为了与PPP模式相适应．欧盟于2002年5月成立了伽利略联合执行体( GJU)，作为伽利略计划开发和部署阶段的项目管理机构。GJU主要负责伽利略系统空间段和地面段在研发阶段的实施．并为该阶段提供其所能支配的资金。根据欧空局与GJU达成的协议．按规定的程序以及非歧视性、透明性和任务公平分配的原则对伽利略计划进行管理。GJU的机构设置包括管理董事会、执行委员会、主任及业务部。GJU管理董事会的成员由创始成员（欧盟和欧空局）、欧洲投资银行、私营企业及第三国组成。欧盟和欧空局是主要的资金来源，在董事会中各拥有40%表决权。任何新成员的加入，包括第三国成员的加入均应提交欧盟理事会获得批准．由管理董事会表决(75%)同意后，经GJU上报欧盟委员会．欧盟委员会向欧盟理事会报告新成员的加入。

但是，事实上，私营企业与政府部门无法在PPP模式上达成一致。欧盟交通运输委员会承认．没有能力真正建立起PPP模式．并认为伽利略计划应该以政府完全投资的形式实现。而GJU也于2006年12月31日解散，其所有职责移交给了欧洲全球导航卫星系统监管局(GSA)。PPP模式的最终失败由几方面的原因造成．比如在私营公司根据其预算决定其投资数量方

面缺乏明确的商业案例：没有一个强有力的权力机构管理伽利略计划等等。

在PPP模式失败之后．欧盟交通运输委员会的成员对建立怎样的投资模式存在分歧，大部分国家倾向于通过欧盟预算来支持伽利略计划．因为他们认为欧盟委员会将更加高效地管理伽利略计划：而德国则希望以后的投资应遵循“公平返还”原则，因此倾向于通过欧空局来投资伽利略计划。在2007年12月交通运输委员会会议期间，德国最终同意完全通过欧盟预算进行投资，这意味着只要欧盟提供资金，就拥有伽利略计划的全部管理权，欧盟委员会成为伽利略计划的合同授权机构．而欧空局则成为采购代理人。但同时，其他成员国保证在以后的招标中给予德国公司平等的地位．且使德国能继续在伽利略计划中行使“含蓄”的领导权。

伽利略联合执行体解散之后的欧洲全球导航卫星系统监管局是欧盟下属的官方管理机构（成立于2004年），2007年1月1日正式接管了伽利略联合执行体的所有任务。欧洲全球导航卫星系统监管局负责管理所有与欧洲全球导航卫星系统(GNSS)项目有关的公共利益，管理和监督欧盟卫星导航计划的资金使用．藉此帮助欧盟执行委员会处理任何与卫星无线电导航的相关事宜。该局设有常务董事、安全部门、财务部门、法律部门、人事部门、市场发展部门和信息扩展部门。图2示出了欧洲全球导航卫星系统监管局的组织结构。

欧洲全球导航卫星系统监管局的战略目标是建成完全运营的伽利略系统．使伽利略系统在民用全球卫星导航领域占据领导地位。其具体工作任务如下：

1)对实施和管理伽利略计划部署及运营阶段的私营特许运营商拥有审批权：

2)负责管理专门分配给GNSS的资金．并监督整体的财务管理：

3)负责管理欧洲ECNOS的经营，并针对EGNOS提出未来的政策框架：

4)负责胁调各欧盟成员国有关频率领域的活动，以确保GNSS的运营：

5)协助欧盟委员会草拟针对欧洲GNSS的建议．并将此建议提交给欧洲议会和欧盟理事会，同时协助欧盟委员会采纳实施规则：

6)负责GNSS系统的现代化和进展：

7)将完成欧盟委员会委托的、与欧洲GNSS计划相关的预算执行任务：

8)确保GNSS系统的组成，并使其通过正式的认证．因此GSA应推动授权认证机构．签发相关认证和监测的标准与技术规范：

9)核查私营特许运营商是否履行其承诺：

10)负责管理所有和GNSS系统安全与防御相关的问题：

11)监督EGNOS，使其能与伽利略计划最好地结合．同时监督伽利略计划的进展和部署阶段的实施。

12)与欧空局合作．并通过合约方式与私营部门合作．以推动GNSS研究和发展领域的活动：

13)与欧盟委员会、欧空局及私营部门合作，协助、动员公共和私营部门的资金，并向欧盟理事会提出针对各个不同阶段管理结构的建议：

14)监督整个伽利略计划的执行，必要时在顾问的协助下作出一定调整：

15)针对发展阶段所需要的帮助与欧空局达成协议．划拨这方而的资金：

16)进行所有有利于欧洲GNSS发展和进步的研究。

1.4国际合作进程

最初．美国试图说服欧盟放弃伽利略计划，参与美国的GPS现代化工程，但欧盟坚持建设独立的伽利略系统．并于2002年单方面宣布伽利略计划开始实施。于是，美国针对伽利略计划，提出了伽利略的频率使用问题、伽利略与GPS的兼容性和互操作问题、伽利略系统将带来的问题等等。这些问题的陆续提出．使得欧盟在伽利略计划实施过程中不得不多次与美国协商．以征得美国的同意。

2003年9月，中围加入伽利略计划，投资2.3亿欧元，接着，以色列、乌克兰、摩洛哥、韩国陆续成为伽利略计划的参与围一2004年6月．美国和欧盟签署了《关于促进、提供和利用伽利略与GPS卫星导航系统及其相关应用的协议》，协议规定了两个系统实现相互兼容与互操作性的条件，并促使欧盟同意将伽利略系统纳入美国导航战体系，严防伽利略系统的敏感技术、产品和“有安全保障的政府服务”转移到第三方国家。接着，美国和欧盟义达成了将CPS -3卫星的LIC信号和伽利略卫星公开服务LIF兼容使用的协议，结果使非欧洲国家被排除在伽利略计划之外。

2006年6月，欧洲宇航防务公司(EADS)下属的阿斯特里姆公司与美国的洛马公司签署协议，决定共同开发一套专门的技术保障系统，以使欧洲的伽利略导航系统和美国的CPS-3系统能

够实现整合。此外．两家公司还依据欧洲与美国的…口政策研制有效的软硬件设备。

2007年7月26日．欧盟和美国达成协议，确定了伽利略卫星导航系统和GPS系统民用信号的兼容方案，以便用户获得效果更佳的导航定位服务欧盟和美国达成的协议表明．双方在卫星导航领域的合作进一步加强．确定两个卫星导航系统在民用领域使用相同的无线电频率，用户可以接收到两个系统在全球范围内发出的信号，从而得到更加优质、准确的导航定位服务。