2010年9月,日本發(fā)射了準天頂衛(wèi)星定位系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星,在競爭日趨激烈的衛(wèi)星導航領域邁出了一大步。據(jù)日本主流媒體最近報道,該準天頂衛(wèi)星將美國GPS" title="GPS">GPS(全球定位系統(tǒng))的精度提高了300倍,達到了3厘米,日本國內(nèi)也提出要用7顆衛(wèi)星來構(gòu)筑自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。針對日本衛(wèi)星導航領域的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向,以及其對中國發(fā)展衛(wèi)星導航的啟示等問題,科技日報記者近日采訪了東京海洋大學GPS專家樊春明先生。
記者:目前日本導航衛(wèi)星" title="導航衛(wèi)星">導航衛(wèi)星的現(xiàn)狀如何?
樊春明:關于衛(wèi)星導航,日本現(xiàn)有兩個相關系統(tǒng)。一個是2007年開始投入使用的MSAS衛(wèi)星系統(tǒng),另一個就是現(xiàn)在正在構(gòu)筑中的準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)。
MSAS系統(tǒng)由兩顆靜止衛(wèi)星組成的,其中一顆作為備用。因為它發(fā)射的定位信號與GPS相同,可以作為一個GPS衛(wèi)星被使用。MSAS衛(wèi)星發(fā)射的導航電文能夠?qū)PS定位進行補償以提高精度和可靠性,是覆蓋亞洲的地區(qū)性廣域差分增強系統(tǒng)。
準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)則由3顆傾斜軌道衛(wèi)星組成。通過軌道設計,使得從日本本土來看,在任何時間總能夠有其中的一顆在接近天頂?shù)奈恢茫WC了在大樓林立的都市和山谷等地該衛(wèi)星不會被遮擋。除了發(fā)射跟GPS相同的信號以外,它還發(fā)射與MSAS相似的日本區(qū)域廣域差分信號L1-Safe,以及為研究而設置的獨特信號LEX。2010年9月,第一顆準天頂衛(wèi)星升天,并經(jīng)過了其后3個月的測試驗證期,同時對利用LEX信號來放送測繪網(wǎng)基準站信息的載波相位定位進行了試驗和評價。日本媒體號稱其將GPS精度提高了300倍,指的是三菱電機公司提出的使用LEX信號方案的測試結(jié)果。
但在去年11月舉行的日本GPS/GNSS論壇上,有人針對準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)方案提出了關于知識產(chǎn)權(quán)的疑問,因為它的核心定位技術(shù)是從國外引進的。不可否認,在高性能車載導航儀和測繪網(wǎng)等普及應用方面,日本是世界領先的,但在衛(wèi)星導航定位應用領域,日本還沒有能夠稱雄世界的核心技術(shù),這可能跟日本的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和方針有關。日本學術(shù)界和研究界的專家們在看到中國、澳大利亞、加拿大以及美國等國大學中的衛(wèi)星導航研究中心和實驗室后都大為感嘆,在日本所有的大學中甚至沒有一個衛(wèi)星導航研究中心。雖然在利用LEX信號覆蓋全日本的高精度定位的4個試驗方案中,也有完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實現(xiàn)方法,但該方法的原型僅僅由個體研究人員在大學教授支持下的研究成果,缺乏專項資金。日本政府在基礎研究上的投入大大落后于世界各國,這種現(xiàn)狀不但使得日本很難出現(xiàn)這方面的核心技術(shù),同時對于年輕一代專業(yè)人才的培養(yǎng)也極其不利。
記者:日本衛(wèi)星導航的發(fā)展方向是什么?
樊春明:雖然準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)另外兩顆衛(wèi)星是否發(fā)射要看第一顆衛(wèi)星的測試結(jié)果而定,但我認為中止的可能性應該不大。
首先,盡管現(xiàn)在還沒有公布最終結(jié)果,但準天頂衛(wèi)星于去年10月19日開始發(fā)射測試信號時,我的學生當天即接收信號成功,沒有發(fā)現(xiàn)本質(zhì)上的問題。其次,單從原理上來說,日本現(xiàn)在擁有的兩顆MSAS衛(wèi)星加上一顆準天頂衛(wèi)星已經(jīng)有可能組成非全天服務的獨立二維衛(wèi)星導航系統(tǒng)。如果準天頂3顆衛(wèi)星全部到位的話,雖然由于衛(wèi)星分布等原因會使得定位精度比GPS差,但覆蓋日本的獨立的三維區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。在這樣一個關鍵時期應該不會輕易放棄準天頂系統(tǒng)的計劃。以日本的技術(shù),依托準天頂系統(tǒng)為基礎,擴展成由6顆到10顆傾斜軌道和靜止衛(wèi)星組成的獨立區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)應該是完全可能的。
記者:日本的導航衛(wèi)星系統(tǒng)對中國有何啟示?
樊春明:上述報道稱使用準天頂衛(wèi)星將GPS精度提高了300倍,但這其中不僅存在著其不是日本自主研發(fā)的知識產(chǎn)權(quán)的問題,還有諸如接收機的價格等對于普通自駕車用戶來說很重要的問題沒有解決。在技術(shù)方面,對于實現(xiàn)3厘米的移動體定位精度的評價也有夸大之嫌,正確的說法應該是在有各種約束條件下的定位精度而已。真正要在城市中實現(xiàn)完全的高精度移動體定位還有類似于多徑干擾等課題需要解決。而這樣的基礎研究很需要政府的資助。
由于日本企業(yè)具有很強的開發(fā)能力,以及政府在基礎設施上的有效投入,使得日本在應用層面上是成功的。就拿覆蓋全國的測繪網(wǎng)來說,不借助于任何其他通信手段來實現(xiàn)測繪所需的高精度定位是實際用戶長期以來的要求,這就需要導航衛(wèi)星具有提供地面基準站信息的能力。日本雖然將原準天頂計劃中的通信部分砍掉了,但還是保留了一個擁有2kbps容量的放送頻道,具備了放送覆蓋全日本測繪網(wǎng)基準站信息的能力,使得只用一個導航衛(wèi)星接收機就能在日本的任何地方實現(xiàn)精密測繪的夢想成為可能。
當前,中國在衛(wèi)星導航領域的巨大投入從整體上來說是正確的,相信在不遠的將來會有很大收獲。在高科技領域,只有自主創(chuàng)新才能夠保證持續(xù)性發(fā)展,并能在全球不景氣的環(huán)境下通過開發(fā)國內(nèi)市場來增加內(nèi)需和帶動中國的制造業(yè)。自主創(chuàng)新項目本身具有的前瞻性,使其目標不應該僅僅瞄準現(xiàn)在市場。只有在政府資助研發(fā)的項目評審中更重視開發(fā)未來市場的因素,才能避免研發(fā)項目圓滿完成的同時其成果已經(jīng)落后時代的“見光死”現(xiàn)象。同時,還要注重發(fā)揮高科技中小企業(yè)的作用(利用準天頂LEX信號覆蓋日本本土的高精度方案中唯一不存在知識產(chǎn)權(quán)問題的是個體研究人員的方案,而非三菱電機這樣的世界頂尖公司的方案,這就是一個很好的例子),明確完善整個產(chǎn)業(yè)鏈中所有環(huán)節(jié)對實現(xiàn)高科技成果轉(zhuǎn)化成應用產(chǎn)品的重要性。如果在給中小企業(yè)和民營高科技企業(yè)各種優(yōu)惠稅收政策的同時,還能夠從政策上進一步避免“大欺小,官擠民”,提供優(yōu)惠貸款等公司實際運作上所必需的良好條件,給它們創(chuàng)造更好的發(fā)展環(huán)境和空間,相信中國也會涌現(xiàn)出類似給美國航天飛機提供產(chǎn)品的“街頭小作坊”。