《日本經(jīng)濟新聞》19日分析指出，雖然日本在定位精度上勇冠全球，但正在推動相關(guān)軍事應(yīng)用的中國和印度，卻在已投入實用的數(shù)量上領(lǐng)先。事實證明，圍繞全球定位系統(tǒng)（GPS）基礎(chǔ)設(shè)施的競賽已白熱化。
日本內(nèi)閣府宇宙開發(fā)戰(zhàn)略推進事務(wù)局局長高田修三對“引路”4號的精度充滿信心，現(xiàn)行的GPS會產(chǎn)生10米誤差，而“引路”4號可將誤差縮小到6厘米。相較于尚未擺脫“米級誤差”的其他國家，日本在精度上已大幅提升。
隨后還有日系媒體貼出一張對比圖表：
對這些新聞，衛(wèi)網(wǎng)君要說
對這個“勇冠全球”的精度優(yōu)勢，熟悉北斗技術(shù)的人都知道怎么回事。然而“不明覺厲”的網(wǎng)友會覺得
在下面回復的朋友精神可嘉，可惜答案也錯了，并不是軍用和民用的區(qū)別...
因此大周末的，衛(wèi)網(wǎng)君請出野生航天評論員“空天松鼠”，為大家講講：
日本的準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)是怎么回事？
為什么能達到“勇冠全球”的定位精度？
這樣的精度很難實現(xiàn)嗎？
日本人是否掌握了領(lǐng)先全球的技術(shù)？
日本導航系統(tǒng)將來會獨立嗎？
GPS的信號倍增器，
日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)
作者 | 空天松鼠
10月10日，日本使用H-IIA火箭將第四顆準天頂衛(wèi)星發(fā)射入軌，宣告準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的正式建成。
準天頂系統(tǒng)得名于衛(wèi)星獨特的軌道設(shè)計，不過普通人對這種變種傾斜同步軌道并沒有多大興趣，反而是一則新聞聚焦了人們的目光：準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的導航精度高達6厘米！相比于北斗甚至GPS系統(tǒng)，準天頂系統(tǒng)的導航精度實在太高了，日本的“工匠精神”真的有這么神奇么？
準天頂衛(wèi)星“引路”2號發(fā)射時，日媒發(fā)布的對比圖表
準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)精度異乎尋常的高，不免令人懷疑，這是不是日本人吹牛呢？根據(jù)日本媒體以及日本宇宙航空研發(fā)機構(gòu)（JAXA）的介紹，準天頂系統(tǒng)能達到厘米級精度，要說吹牛，也是日本本土“官吹”。這就令人奇怪了，要說中國或俄羅斯技術(shù)不如日本倒也勉強說得過去；但西方世界歐、美、日三強中，日本做衛(wèi)星導航系統(tǒng)既不是最早的也不是技術(shù)最雄厚的，當然更說不上投資最多的，日本何德何能，用那么少的錢就做出導航精度碾壓美國GPS和歐洲伽利略的導航衛(wèi)星呢，這也太離譜了吧！
其實，如果我們對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的歷史和發(fā)展多做了解的話，日本做到這一點不是什么問題，也根本不需要使出“工匠精神”大招。
我們先從祖師爺，GPS說起。
美國的GPS系統(tǒng)開創(chuàng)了衛(wèi)星導航大規(guī)模軍用和民用推廣的時代，GPS早期不僅分軍碼和民碼，而且對民碼特意使用了降低精度的技術(shù)，即選擇可用性（SA）技術(shù)，這樣一來民碼定位精度就降低到百米級。即使如此GPS這種方便快捷、高精度的定位手段，還是廣受全球市場歡迎。各國針對SA技術(shù)的歧視和限制，紛紛發(fā)展出差分GPS定位和載波相位測量等精度增強技術(shù)。例如，駕校考試時判斷學員是否壓線，使用的就是差分GPS定位技術(shù)（當然在國內(nèi)，這一領(lǐng)域已越來越多地使用了基于北斗的技術(shù)），它輕松實現(xiàn)了厘米級定位精度。
差分GPS雖然定位精度高，但也存在弊端，一是地面上要建立大量差分站，二是如果地表障礙物多，可能導致差分信號接受效果差。那么有沒有什么辦法更好地增強GPS的信號精度呢？
有。差分信號上天不就行了？這就是天基廣域信號增強的概念，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。美國、歐洲、日本和印度都有專用或兼職的天基GPS信號增強系統(tǒng)，準天頂就是日本專門研制的天基廣域差分GPS信號增強系統(tǒng)。
自2000年起美國空軍就暫停了對GPS民碼信號的SA干擾，GPS民碼信號精度提高到約10米，使用差分GPS技術(shù)后，GPS精度最高更可達到厘米級。借助天基廣域差分系統(tǒng)的增強信號，定位精度比只接收原生GPS信號高是天經(jīng)地義的，美國的廣域增強系統(tǒng)（WAAS）使用6顆靜止軌道衛(wèi)星兼職發(fā)送增強差分信號，把GPS定位精度提高到1米級。歐洲的EGNOS系統(tǒng)和日本的MTSAT系統(tǒng)也是靜止軌道衛(wèi)星兼職，也都達到了米級精度。即使是印度的靜止軌道GPS增強系統(tǒng)（GAGAN），使用三顆靜止軌道通信衛(wèi)星兼職發(fā)射增強信號，也可以在水平方向上實現(xiàn)1.5米、垂直方向上實現(xiàn)2.5米的精度。日本準天頂系統(tǒng)比上述兼職系統(tǒng)晚了5到10年，而且是專門設(shè)計的廣域增強衛(wèi)星（全職啊?。?，能實現(xiàn)6厘米的精度是理所當然，并不是“匠人精神”的奇跡。
各星基導航增強系統(tǒng)的覆蓋范圍
事實上，所謂厘米級精度早就是舊聞了，早在2011年1月第一顆準天頂衛(wèi)星“指路”號剛開始發(fā)送增強信號的時候，日本《日經(jīng)新聞》就報道過，使用準天頂?shù)牟罘中盘柡螅?0公里/時速度行駛的汽車上，一個GPS定位儀穩(wěn)定地實現(xiàn)了水平3厘米的定位精度，而沒有準天頂衛(wèi)星的增強信號，定位儀只能達到約10米的定位精度。（編者注：所以我們說開頭那位熱心網(wǎng)友的解釋也錯，日本準天頂系統(tǒng)的民用精度也能夠達到厘米級）
這么一說，大家應(yīng)該可以恍然大悟了。
原來日本的準天頂系統(tǒng)只是GPS的增強系統(tǒng)，通俗的說就是包在GPS系統(tǒng)外面的殼子，原來不是GPS能力弱，而是準天頂狐假虎威啊。
當然，這么說的話也有些冤枉準天頂系統(tǒng)了，日本對準天頂系統(tǒng)還是下了很多心血的，其技術(shù)上頗有可圈可點之處。
美國的WAAS系統(tǒng)發(fā)送民用L1碼增強信號，而新的衛(wèi)星將具備發(fā)送L1和L5碼增強的能力，但要和準天頂比就差多了。所有的準天頂衛(wèi)星都發(fā)送L1C、L1C/A、L2C、L1S（即L1-完整功能亞米級增強）、L5S（L5碼增強信號）、L6a和L6b（原來的LEX，一種高精度L波段增強信號），準天頂系統(tǒng)發(fā)送的L2C是自GPS IIR-M衛(wèi)星開始發(fā)送的新信號，而L5是自GPS IIF衛(wèi)星開始發(fā)送的新信號。值得一提的是，預計2018年發(fā)射的GPS IIIA衛(wèi)星才能發(fā)送L1C信號，而日本早在2010年發(fā)射的準天頂“指路”號衛(wèi)星就已經(jīng)開始發(fā)送L1C信號了，新增加的民用L1C信號提高了精度和兼容性，日本的準天頂可以說是GPS III系統(tǒng)新民碼信號的開路先鋒。另外，L1S和L6b是準天頂系統(tǒng)獨有的信號，準天頂?shù)睦迕准壘?，主要靠的就是基于天基差分增強的L1S信號。簡而言之，準天頂系統(tǒng)是目前發(fā)送信號類型最多的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它在技術(shù)上相當出色，能實現(xiàn)厘米級精度也不是偶然的。
顯然，日本政府并不滿足于狐假虎威的“加殼操作”。準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)現(xiàn)有的4顆衛(wèi)星已經(jīng)可以滿足天基廣域差分增強的需求，為日本本土及其周邊地區(qū)提供高精度的導航增強信號。而根據(jù)日本官方的發(fā)展計劃，到2023年左右日本還將繼續(xù)發(fā)射另外3顆準天頂衛(wèi)星，將準天頂星座的衛(wèi)星數(shù)量增加到7顆，這樣一來準天頂將具備脫離GPS系統(tǒng)獨立工作的能力，或者通俗地說，到時候準天頂就能成為日本的區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)了。
不過遺憾的是，如果脫離GPS獨立工作，準天頂系統(tǒng)沒法保證搜星數(shù)量，雖然技術(shù)不錯、信號類型多，但精度就要大打折扣，肯定是沒法繼續(xù)吹“水平3厘米/垂直6厘米的精度”的牛了。然而，日本準天頂系統(tǒng)脫離美國GPS系統(tǒng)獨立工作，本來就是概率極小的“萬一”，美日兵戎相見哪有那么容易發(fā)生，何必非要獨立？未來準天頂部署7顆衛(wèi)星后，日本和周邊地區(qū)將獲得精度更高、穩(wěn)定性更好的高精度定位服務(wù)。
所以，網(wǎng)友們，我們已經(jīng)先給乃們打好預防針了，屆時看到日本公布更高導航精度，請保持情緒穩(wěn)定。
我國的北斗是全球唯一“全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)俱樂部”四名成員之一，預計2020年前后實現(xiàn)全球覆蓋，同時地面增強及星基增強系統(tǒng)都在積極發(fā)展中，讓我們共同期待未來的“中國精度”。
