基于准天顶卫星系统的”日本版GPS”开始走向实用化。日本计划2018年度之前发射四颗卫星，并全面投入运行。该系统的定位误差仅为数厘米，为汽车及农业机械等的自动驾驶开辟了道路。

　　”要在日本及亚洲其他地区推广，强大的国际竞争力十分重要。希望相关产业能够不断推进技术创新。”

　　7月26日，旨在运用准天顶卫星系统的日本产学合作组织”高精度卫星定位服务应用促进协议会(QBIC)”成立。成立大会上，东芝会长兼QBIC会长西田厚聪向到会的企业人士发出了这样的呼吁。

　　日本自主开发的定位卫星————准天顶卫星系统与美国运营的GPS(全球定位系统)组合使用后，定位精度比单独使用GPS时更高。这种系统被称为”日本版GPS”，该系统不仅可提供比原来更为准确的位置信息服务，还有望成为实现汽车及农业机械等自动驾驶的核心技术之一。

　　2010年9月，首颗准天顶卫星”引路号”发射升空，率先开始了由一颗卫星进行定位的试验性使用。日本政府打算在2018年之内启动24小时不间断的正式使用。

　　目前已有软银移动、富士通等来自交通、农业、防灾及通信等多种行业约200家企业和团体加盟QBIC。

　　今后，以海外推广及标准化等为宗旨的四个工作组将致力于使用日本版GPS的服务及设备的实用化与普及工作。

　　从”天顶”辅助GPS

　　准天顶卫星是指，在与位于赤道上方的地球静止轨道有一定夹角的”准天顶轨道”上运行、一天中有几个小时停留在特定地区上空的人造卫星。从日本本土来看，该卫星系统中始终有一颗卫星停留在天顶附近，所以被命名为”准天顶”卫星系统。投影到地面上，该卫星系统的轨迹是亚洲和太平洋上的不对称的8字形，这也就是该卫星系统的覆盖区域。可将该系统的信号与由美国运营、围绕地球运行的约30颗GPS卫星的定位信号同时使用。

　　目前广泛使用的GPS的问题是，GPS卫星与地面的仰角为30～50度，因此，在很多情况下，其发出的定位信号会因高楼及大山等障碍物的遮挡而无法接收到。

　　要准确定位，必须同时从四颗以上的卫星接收定位信号。但在有的位置或某个时间段，只有很少的卫星可以利用，而且也常常会受到高层建筑的反射波影响，导致定位误差增大。

　　而准天顶卫星几乎位于地面使用者正上空的位置，因此卫星发送的定位信号不易被高层建筑及大山等阻挡。

　　日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宣传部长寺田弘慈强调，”在日本任何地方都能轻松收到的‘引路号’定位信号，可以补全GPS信号，在高楼大厦较多的城市及山区也能实现准确度较高的定位。”

　　无人农业机械可以完成精密的农田作业

　　组合使用GPS和准天顶卫星的定位信号，可使定位误差减小至数cm左右。为了完全利用其出色的定位性能，日本业界已开始开发相关服务及使用方法。

　　利用GPS和引路号的定位信号，由无人驾驶的拖拉机及联合收割机完成耕地、播种和撒农药等作业。这样的实证试验已开始在北海道士别市和芽室町的农场实施。无人农业机械由北海道大学和洋马联合开发。

　　士别市已于2013年5月成功使用无人农业机械耕作了约6.8公顷的大面积水田，计划9月份使用无人农业机械完成收获作业。

　　芽室町是使用无人农业机械在约一公顷大的农田中种植大豆，完成了从整地到播种的一整套作业。此外还在7月中旬开始了使用无人农业机械撒农药的试验。2013～2014年将在士别市和芽室町两个地方进行实验。

　　北海道大学研究生院农学研究院教授野口伸对上述试验充满信心，他表示，”通过使用GPS和准天顶卫星的定位信号，可以实现准确的田间作业所必需的稳定定位及高精度。无人农业机械也能安全地完成精密的作业”。该大学的目标是2015年在实用化方面取得眉目。

　　误差还不到GPS的五分之一

　　城市地区也在进行这方面的实际验证。比如，已在高楼林立的东京新宿证实，组合使用引路号时的可定位时间和场所增加到了单独使用GPS时的约2.5倍。

　　而定位误差方面，也已证实使用个人用小型接收器时，误差为2m左右，可减小至单独使用GPS时的五分之一。而使用工业用大型接收器时，误差可降至数cm水平。

　　今后日本将陆续发射准天顶卫星，使其数量不断增加。2011年9月，日本政府内阁会议做出决定，在2020年之前再发射三颗卫星，建成由四颗卫星组成的系统。

　　在这一决定下，”准天顶卫星被定位为国家建设的重要基础设施，成为日本宇宙政策中的优先项目”(日本内阁府宇宙战略室参事官野村荣悟)。具体计划为，在2017年3月之前发射2号卫星，2017年5月之前发射3号卫星，2017年7月之前发射4号卫星。从2018年度开始全面启用由四颗卫星构成的系统。

　　2012年度以后五年内，日本的人造卫星开发等预算为503亿日元。三菱电机已获得卫星制造订单，地面管制系统的构建和管理由NEC等出资的特殊目的公司”准天顶卫星系统服务公司”负责。发射四颗卫星是为了实现24小时不间断的定位。准天顶系统中，一颗卫星每天覆盖日本上空的时间只有约8小时。因此，要实现24小时不间断使用，轨道上最少要有三颗卫星。

　　除了这三颗卫星之外，还需要准备一颗发生故障时的备用卫星。因此，总共需要四颗卫星。”计划在四颗卫星中设置一颗静止卫星”(野村参事官)。

　　据介绍，尽管时间尚未确定，但构建四星体制之后，日本还计划再增加三颗卫星，使准天顶卫星达到七颗。这样的话，即便不与美国的GPS并用、只使用日本的准天顶卫星系统，也可实现高精度单独定位。

　　由于该系统的卫星轨道覆盖亚太地区，因此，日本政府还打算在海外推广使用该卫星的定位服务，并出口相关基础设施等。日本政府推算，在北海道大学等正在进行实证试验的IT(信息技术)农业、便携终端及汽车等领域，在2020年，准天顶卫星在亚太地区可带来约4万亿日元的经济效应。

　　盯上这一潜在市场的国家不仅是日本。俄罗斯、中国、欧盟(EU)及印度也开始构建自己的定位卫星，目的是让其他国家和地区使用自己的卫星，从而在该领域占据霸主地位。因为卫星与军事力量密切相关，各国都下了大力气。

　　日本要在这种形势下获胜，不仅基础设施方面要在目标时间————2018年度之前建立起全面运行体制，还要普及使用日本版GPS的车载导航仪等设备，并开发出将卫星系统应用到自动驾驶等领域的技术。

　　日本要在以前依赖美国的定位系统领域，使自己开发的技术广泛渗透到亚太地区，需要政府与企业进行紧密合作。

返回第一电动网首页 >