[科普中国]-伽利略定位系统

伽利略定位系统（意大利语：Galileo），是一个正在建造中的卫星定位系统，该系统由欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造，总部设在捷克共和国的布拉格。该系统有两个地面操控站，分别位于德国慕尼黑附近的奥伯法芬霍芬和意大利的富齐诺。这个造价五十亿欧元的项目是以意大利天文学家伽利略的名字命名的。伽利略系统的目的之一是为欧盟国家提供一个自主的高精度定位系统，该系统独立于俄罗斯的格洛纳斯系统和美国的全球定位系统（GPS），在这些系统被关闭时，欧盟就可以使用伽利略系统。该系统的基本服务（低精度）是提供给所有用户免费使用的，高精度定位服务仅提供给付费用户使用。伽利略系统的目标是在水平和垂直方向提供精度1米以内的定位服务，并且在高纬度地区提供比其他系统更好的定位服务。

简介伽利略定位系统（意大利语：Galileo），是一个正在建造中的卫星定位系统，该系统由欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造，总部设在捷克共和国的布拉格。该系统有两个地面操控站，分别位于德国慕尼黑附近的奥伯法芬霍芬和意大利的富齐诺。这个造价五十亿欧元的项目是以意大利天文学家伽利略的名字命名的。伽利略系统的目的之一是为欧盟国家提供一个自主的高精度定位系统，该系统独立于俄罗斯的格洛纳斯系统和美国的全球定位系统（GPS），在这些系统被关闭时，欧盟就可以使用伽利略系统。该系统的基本服务（低精度）是提供给所有用户免费使用的，高精度定位服务仅提供给付费用户使用。伽利略系统的目标是在水平和垂直方向提供精度1米以内的定位服务，并且在高纬度地区提供比其他系统更好的定位服务。

伽利略系统是中地球轨道搜救卫星系统的一部分，可提供一种新的全球搜救方式。伽利略系统的卫星安装有转发器，可以把求救信号从事故地点发送到救援协调中心，救援协调中心就会开始组织救援。同时，该系统还会发射一个返回信号到事故地点处，通知求救人员他们的信号已被收到，相应的救援也正在展开。现有的全球卫星搜救系统是不具备回馈信号功能的，所以伽利略系统这个发消息功能被认为是对全球卫星搜救系统的一个重要升级。2014年，研究人员对伽利略系统的搜救功能进行了测试，该系统是作为当时的全球卫星搜救系统的一部分工作的，测试结果显示，该系统对77%的模拟求救位置定位精度在2公里以内，95%的求救位置定位精度在5公里以内。

伽利略系统的第一颗试验卫星GIOVE-A于2005年12月28日发射，第一颗正式卫星于2011年8月21日发射。该系统计划发射30颗卫星，截止2016年5月，已有14颗卫星发射入轨。伽利略系统于2016年12月15日在布鲁塞尔举行启用仪式，提供早期服务。于2017年到2018年提供初步工作服务，最终于2019年具备完全工作能力。该系统的30颗卫星预计将于2020年前发射完成，其中包含24颗工作卫星和6颗备用卫星。1

系统目的建造此系统的目的有以下几点：

为用户提供更准确的数据，比GPS管制更少；

由于欧洲纬度较高，系统加强对高纬度地区的覆盖，包括挪威及瑞典等地区，因而，改以将8枚卫星布局在3条轨道上的方式；

减低对全球定位系统的依赖，借由实际组建预先累积操作经验，尤其是在发生战争时，可提供非美国盟友有机会使用军事定位。1

历史主要目的伽利略系统的的三大投资方（德国、法国和意大利）对该系统的发展提出了不同的目标。1999年，这些目标被这三国工程师组成的联合小组精简为一个。2003年5月26日，欧盟和欧洲空间局正式批准了这个项目的第一阶段计划。伽利略系统主要用于民用，而美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯系统和中国的北斗系统更加偏向军事用途。伽利略系统仅仅在一些极端情况下才会因为军事目的而关闭（比如武装冲突）。对于军用和民用终端来说，该系统都提供最高的定位精度。

资金2001年11月，有几份据称是该项目“年度”销售预测的表格被揭发，它们实际上是“累计”销售预测，所谓的年销售额实际上包含了以往年份的销售总额。然后，欧盟委员会对伽利略系统下一阶段的投资遇到了麻烦。人们对这个高达数十亿欧元的预测错误的关注，引发了欧盟委员会和其他相关组织普遍的担忧，人们开始怀疑伽利略系统并不能产生之前向投资者和决策者预示的那么多收益。2002年1月17日，伽利略系统的一名发言人表示，由于美国的压力以及经济问题，伽利略系统的计划“接近死亡”。

然而，几个月后事情出现了转机。欧盟成员国认为，在政治冲突中拥有一个不会被美国轻易关闭的卫星定位授时系统是很重要的。

欧盟与欧洲空间局于2002年3月同意为该计划注资，并计划于2003年审核该报告（最终于2003年5月26日完成）。按计划，这一阶段持续到2005年，需要的初始投资预估为11亿欧元。该项目所需的卫星（需30颗）计划于2011年至2014年之间发射，并开始建造、运行该系统，最终于2019年转为民间控制。这份报告预估伽利略系统最终将花费30亿欧元，这包括了地球上的基础设施，它们将于2006年至2007年间建造完成。按照这份投资计划，三分之二的资金来自私人企业及个人投资，剩下的部分由欧盟和欧洲空间局来承担。伽利略系统的开放服务提供给所有安装有用户免费使用，只需要用户安装一个兼容的接收器即可。付费用户可以使用经过加密的大宽带高精度商务服务。到了2011年初，该项目的实际花费已超出了最初预算的50%。

德国航空航天中心对伽利略系统的注资是最多的，它位于诺伊斯特雷利茨的地球观测中心、通信与导航研究院对伽利略系统的研发与应用是至关重要的。1

与美国的紧张关系欧盟的伽利略系统旨在建立一个向所有用户开放的民用全球卫星导航系统。GPS是美国的军用全球卫星导航系统，为美国军事用户提供高精度的定位服务，同时也为其他用户提供低精度定位服务。GPS可以在其军用信号（M波段）不被干扰的情况下关闭民用信号。建造伽利略系统的一个初衷便是欧盟担心美国会在政治冲突中禁止其他用户使用GPS信号。

伽利略系统的目的是为所有用户提供尽可能高的定位精度（比GPS还高），因此，美国担心其敌人会利用伽利略系统的信号对美国及其盟友进行军事打击（一些武器使用卫星导航系统进行制导）。伽利略系统最初选用的频率使得美国无法在不干扰GPS信号的的情况下屏蔽掉伽利略系统。美国打算在阻止敌人使用卫星导航系统（GNSS）的同时自己依然能使用GPS。当有报道指出中国对伽利略系统也很有兴趣后，美国官方对此更是担忧。

一名不愿透露姓名的欧盟官员称，美国官员暗示，如果敌人在冲突中使用装备了伽利略系统的武器攻击美军，美国也许会考虑击落伽利略卫星。欧盟的立场是，伽利略定位系统是中立的技术，可以被任何国家、个人使用。开始时，欧盟官方并不想改变伽利略系统的计划，但是最终还是达成了妥协，伽利略系统改用另一种频率。这将使得对一个系统的屏蔽不会影响到另一个系统（屏蔽伽利略系统的同时不影响GPS，或者屏蔽GPS不影响伽利略），这使得美国在冲突中拥有巨大的优势，因为他们的电子战能力占优势。

GPS和伽利略系统

应美国军方的要求，GPS使用了选择可用性机制，其定位信息被故意加入了误差，这是欧盟意图独立发展伽利略系统的一个原因。GPS在全球范围内广泛用于民用，包括飞机导航和着陆设备，伽利略系统的支持者认为这些民用设施不能完全依赖于一个有漏洞的系统。

2000年5月2日，时任美国总统比尔·克林顿停止了GPS的选择可用性机制。2001年底，管理GPS的机构证实他们将不再启用选择可用性机制。但这时的GPS系统仍然具备选择可用性能力，到2007年9月19日，美国国防部宣布，新的GPS卫星不再具备实施选择可用性机制的能力；声明称，将于2009年发射的Block IIF系列卫星，以及后续的所有GPS卫星都不支持选择可用性机制。所有的老式卫星将在Block IIIA计划中被替换掉，届时，GPS将再也不能实施选择可用性机制。这个现代化的项目包含了一些标准化的功能，使得第三代GPS能和伽利略系统合作工作，另外，利用这些标准可以开发出同时使用GPS和伽利略系统的定位终端，这将构建出一个更加精确的全球卫星导航系统。

与美国的合作2004年6月，欧盟与美国签署了协议，同意在伽利略系统中使用“二进制偏置载频1.1”标准，就此GPS和伽利略系统互相兼容，这也使得人们有可能在将来同时使用这两个系统进行定位。

最早的试验卫星伽利略系统的第一颗试验卫星GIOVE-A于2005年12月发射，随后，第二颗测试卫星GIOVE-B于2008年4月发射。在轨验证阶段完成后，有更多的卫星被发射升空。2007年11月30日，来自欧盟成员国的27个交通部长达成协议，伽利略系统将在2013年投入运营，但是，会后的新闻稿表明，它将被推迟到2014年。1

再次注资，管理问题2006年中，为伽利略系统注资的政府社会资本共同体瓦解，欧盟委员会决定将伽利略系统国有化。

2007年年初，欧盟还未决定如何负担这个项目的经费，据说伽利略系统由于缺乏公共经费支持陷入了“深层次的危机”。当时只有一颗测试卫星被发射升空，德国交通部长Wolfgang Tiefensee特别担忧财团在争论中结束该项目。

2007年6月13日，欧盟讨论了一个方案，在下一年从相互竞争的经费中削减出五亿四千八百万欧元来用到其他财政项目上，此举将有可能部分满足伽利略导航系统的开支。欧盟的研究与开发计划有可能因为经费短缺而被终止。

2007年11月，欧盟同意将从农业和行政预算中重新分配资金，以降低招标标准来邀请更多的企业来投资伽利略系统。

2008年4月，欧盟的交通部长批准了伽利略系统实施条例。这使得欧盟从农业和行政预算中拨款34亿欧元用来招标，以启动地面站和卫星的建设。

2009年6月，欧洲审计院发布的一份报告指出，管理不力、严重拖延和预算超支这些问题，导致了项目于2007年停摆，并导致了进一步的延迟和失败。

2010年，智库“开放欧洲”估计，伽利略系统从启动到建成后20年的花费共计222亿欧元，这些经费将完全由纳税人来承担。根据原先在2000年做出的估算，该系统将花费77亿欧元，纳税人承担其中的26亿，其余由私人投资者承担。

2009年11月，伽利略系统在法属圭亚那库鲁航天中心的地面站正式落成。

按计划，前四颗“在轨验证卫星”（IOV）将于2011年下半年发射，“完全运行能力卫星”（FOC）将于2012年年末发射。

2010年3月，据证实，由于伽利略系统的经费有限，到2014年最多能提供4颗“在轨验证卫星”和14颗“完全能力卫星”。有人提议就使用这18颗卫星组网，对此，欧盟委员会卫星导航项目的主管Paul Verhoef举了个例子来说明经费短缺的后果有多严重：“直观的说，在这种情况下，一年中将有3个星期没有导航信号”。

2010年7月，欧盟委员会评估，伽利略项目的额外费用将上升到15亿至17亿欧元，项目的建成日期要推迟到2018年。伽利略系统建成后，政府每年还需要补贴7.5亿欧元。另外，还需19亿欧元将卫星数量补充到30颗（27颗工作卫星，3颗备用卫星）。

2010年12月，欧盟部长在布鲁塞尔举行投票，将捷克共和国的布拉格作为伽利略系统的总部。

2011年1月，据估计，截止2020年各项基础设施的花费将达到53亿欧元。就在这个月，维基解密透露，德国卫星公司OHB-System的CEO，Berry Smutny说伽利略系统“是一个主要服务法国利益的愚蠢计划”。BBC获悉，2011年伽利略系统将获得5亿欧元用于采购，使用数年时间将18颗工作卫星增加为24颗。

2011年10月21日，伽利略的前两颗在轨验证卫星由联盟ST-B火箭在圭亚那航天中心发射，另外两颗于2012年10月12日发射。

另外22颗“完全能力卫星”从2012年开始采购，其中的前四对卫星分别于2014年8月22日，2015年3月27日，2015年9月11日，2015年12月17日发射。1

进度2011年10月21日，第一组实验卫星IOV PFM和FM2发射入轨成功。

2012年10月12日，第二组实验卫星IOV FM3和FM4发射入轨成功。

2014年8月22日，第三组卫星FOC FM1和FM2发射成功，但未正确入轨。

2014年11月，FOC FM1在经过一系列机动后正确入轨并校正。1

参见多时段定位法

北斗卫星导航系统（BDS）

本词条内容贡献者为:

杨明 - 副教授 - 西南大学