提要
在GPS成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位霸主之道的啟迪下，本文提出了增強“北斗政府網(wǎng)站”信息服務(wù)的下列建議：
1、嚴(yán)防我國某些網(wǎng)站誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，損壞它的聲譽，“北斗網(wǎng)”應(yīng)該圖文并茂地深度解讀北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；
2、組建專業(yè)工作小組，負責(zé)在軌北斗衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)的采集、分析和發(fā)布；
3、邀請衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)家，在“北斗網(wǎng)”上做北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系列講座，提高不同行業(yè)用戶的共識。
關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；GPS系統(tǒng)；GLONASS系統(tǒng)。


自去年12月27日我國正式宣告北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)初步建成之后，國內(nèi)外用戶急需了解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。直至寫作本文時，我們在互聯(lián)網(wǎng)上可以查閱到不少誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的中英文的論文和報道，而損壞北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的聲譽，影響它的推廣應(yīng)用。這使筆者聯(lián)想到北斗政府網(wǎng)站(http://www.beidou.gov.cn/)的作用問題。基于二十余年來獲取GPS/GLONASS系統(tǒng)資料的經(jīng)歷，本文擬對如何增強北斗政府網(wǎng)站信息服務(wù)問題，提出下述建議，供參考。

1、我國某些網(wǎng)站誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之例



2012年3月18日，筆者在http://baike.baidu.com(百度百科)網(wǎng)上查閱到一篇長達一萬九千余字的“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”文章（筆者簡稱之為“北斗系統(tǒng)”），該文在“九、系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理”中，給出了今年2月25日發(fā)射的第11顆北斗衛(wèi)星的工作狀況；這說明，該文所用的資料是直至今年2月的。遺憾的是，該文的文字論述和插圖均有多處錯誤；例如，“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作過程是：首先由中心控制系統(tǒng)向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播。¼¼”它錯誤地將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的導(dǎo)航定位原理當(dāng)成了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(請見該文的圖1、2)，實際上, 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是采用被動式定位原理（如圖1所示）；又如，錯誤地將星座當(dāng)成了系統(tǒng)(請見該文的圖3)，而且將GPS現(xiàn)行星座（詳見筆者的北京科學(xué)出版社于2012年1月出版發(fā)行的【GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法】一書§2.3 GPS衛(wèi)星工作星座的圖2.3.3）錯誤地作為北斗衛(wèi)星工作星座，該文稱之為“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖”（如圖2所示）；等等。作為我國一個很有名望的網(wǎng)站，如此誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實在令廣大網(wǎng)民驚嘆！它只能誤導(dǎo)初學(xué)者，損壞北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的聲譽。



再如，在互聯(lián)網(wǎng)上檢索到一篇關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的英文論文，它發(fā)表在我國某英文學(xué)術(shù)期刊Vol. 32, No.5,PP.679~689(2009)上，其題為“The Performance Comparison Between GPS and BeiDou-2/ Compass: a Perspective from ASIA”（筆者簡稱之為“性能比較”），該文中的表3列述了未來GNSS系統(tǒng)的基本參數(shù)(如圖3所示)，且不論它對GPS、GLONASS和Galileo系統(tǒng)個別參數(shù)列述的不準(zhǔn)確性，僅其中所列述的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)就很有些不妥之處；例如，北斗衛(wèi)星星座包括：衛(wèi)星數(shù)為27顆，坐標(biāo)系是北京1954，時間系統(tǒng)為中國UTC。令人費解的是，一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)怎么能夠采用參心坐標(biāo)系，而且是我國早已棄用的第一代參心坐標(biāo)系；據(jù)2008年6月中國測繪局網(wǎng)站報道，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，根據(jù)《中華人民共和國測繪法》，中國自2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標(biāo)系；怎么2009年后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)仍舊采用我國第一代北京1954坐標(biāo)系呢？！



類似上述“北斗系統(tǒng)”的文章和報道，網(wǎng)上還可查閱到不少，此處不一一予以列出。由上述兩例看來，廣大網(wǎng)民急需一個能夠正確而全面介紹北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的網(wǎng)站。作為政府網(wǎng)站的北斗網(wǎng)(http://www. beidou.gov.cn/)，義不容辭地應(yīng)該擔(dān)當(dāng)這個重任！
2、GPS/GLONASS系統(tǒng)相關(guān)網(wǎng)站所發(fā)布的信息值得借鑒
“北斗網(wǎng)”該發(fā)布北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的哪些信息呢?筆者認為，GPS/GLONASS系統(tǒng)相關(guān)網(wǎng)站所發(fā)布的信息是值得借鑒的。
1991年初春，筆者開始為來校的外國訪問學(xué)者用英語講授“GPS Technology”課程，正巧，我每月能夠收到美國剛剛出版發(fā)行的“GPS World”期刊（贈閱），而能夠及時地獲悉GPS/GLONASS系統(tǒng)的發(fā)展近況和一些重要的技術(shù)參數(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)在我國興起后，我便通過它查閱了許多有價值的GPS/GLONASS系統(tǒng)資料，它們不僅豐富了我的授課內(nèi)容，而且將它們很快就傳播到亞非洲的一些國家。此處，我僅列舉幾例所獲得的GPS/GLONASS系統(tǒng)參數(shù)。
   例1，GPS不同時鐘的軌道誤差。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航是工作于被動式定位原理，其成功的關(guān)鍵在于高度穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)。為此，每顆GPS衛(wèi)星必須安設(shè)高度精確的時鐘，用以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號，確保被動式測距的高精度；因為1×10^-9sec的測時誤差將導(dǎo)致30cm的站星距離誤差。時鐘的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在頻率的穩(wěn)定與否；實驗證明，原子鐘一般具有1×10^-12以上的頻率穩(wěn)定度，而保證3萬年僅差1sec，甚至3百萬年僅差1sec。絕大多數(shù)的GPS試驗衛(wèi)星（Block I）安設(shè)了銣原子鐘或銫原子鐘，僅PRN08試驗衛(wèi)星是用石英鐘。美國國家大地測量局在80年末期對它們的穩(wěn)定性作了較長時間的實驗研究；表1比較了不同時鐘的衛(wèi)星軌道誤差，銫鐘導(dǎo)致的衛(wèi)星軌道徑向誤差、切向誤差和法向誤差，遠小于銣鐘頻率源；因此，銫鐘是GPS衛(wèi)星理想的頻率源。

表1 GPS不同時鐘的軌道誤差

鐘型	衛(wèi)星 編號	切向誤差/m		法向誤差/m		徑向誤差/m
		平均值	均方值	平均值	均方值	平均值	均方值
石英鐘	PRN08	21.0	10.9	20.0	8.3	10.0	4.8
銣 鐘 (Rb)	PRN03 PRN06 PRN09	10.8 15.1 14.0	6.1 6.5 8.1	5.3 9.9 7.0	1.9 5.7 3.2	5.3 7.0 6.4	1.0 2.2 2.3
銫 鐘 (Cs)	PRN10 PRN11 PRN12 PRN13	5.9 5.3 5.6 4.4	2.2 2.2 2.3 2.3	2.6 3.7 3.5 3.4	2.6 3.7 3.5 3.4	2.6 2.0 2.0 1.3	0.8 0.8 0.9 0.6

 
例2、GPS地面監(jiān)控站的站坐標(biāo)。GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)是由三大部分構(gòu)成：GPS衛(wèi)星星座(空間部分)，地面監(jiān)控系統(tǒng)(控制部分)和GPS信號接收機(用戶部分)。GPS工作衛(wèi)星所采用的地面監(jiān)控系統(tǒng)，它包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)控站。主控站位于美國本上科羅拉多·斯平士（Colorado Springs）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心（CSOC＝Consolidated Space Operation Center）；三個注入站分別設(shè)在大西洋、印度洋和太平洋的三個美國軍事基地上，即大西洋的阿森松（Ascension）島、印度洋的狄哥、伽西亞（Diego Garcia）和太平洋的卡瓦加蘭（Kwajalein；這些地名采用我國傳統(tǒng)譯名）。五個監(jiān)測站除了位于主控站和3個注入站之處的四個站以外，還在夏威夷設(shè)立了一個監(jiān)測站；該五個監(jiān)測站也叫做空軍跟蹤站(Air Force Tracking Station)；此外，還有美國國家圖像制圖局NIMA的7個跟蹤站(NIMA Tracking Station)。這兩者的站坐標(biāo)如2所示。

表2 GPS監(jiān)控站和NIMA跟蹤站在WGS-84系中的坐標(biāo)(G873，時元為1997.0)^*

站名	X (km)		Y (km)		Z (km)		ΔE (cm)	ΔN (cm)	Δh (cm)
GPS監(jiān)控站的坐標(biāo)
Colorado Ascension Diego** Kwajalein Hawaii	-1248.597221 6118.524214 1917.032190 -6160.884561 -5511.982282		-4819.433246 -1572.350829 6029.782349 1339.851686 -2200.248096		3976.500193 -876.464089 -801.376113 960.842977 2329.481654		0.1 2.0 -3.3 4.7 0.6	1.3 4.0 -8.5 0.3 2.6	3.3 -1.1 5.2 4.1 2.7
NIMA監(jiān)控站的坐標(biāo)
Australia Argentina England Bahrain Ecuador Washington D.C. China		-3939.181976 2745.499094 3981.776718 3633.910911 1272.867278 1112.168441 -2148.743914		3467.075383 -4483.636553 -89.239153 4425.277706 -6252.772267 -4842.861714 4426.641465		-3613.221035 -3599.054668 4965.284609 2799.862677 -23.801890 3985.487203 4044.656101	-6.2 -1.0 8.8 -4.3 -2.0 39.1 31.0	-2.7 4.1 7.1 -4.8 2.5 7.8 -8.1	7.5 6.7 1.1 -8.1 10.7 -3.7 -1.5
*站坐標(biāo)是天線相位中心的三維位置；G873 表示1997年1月29日定義的站坐標(biāo)；G為GPS星期，873是星期數(shù)；G730表示1994年6月29日定義的站坐標(biāo)；E，N和h分別表示東向、北向坐標(biāo)和大地高；DE為EG730和EG873之差；余類推。 **此為G.(<2 Mar 97)的Diego站坐標(biāo)，在G.(>2 Mar 97)時，Diego站坐標(biāo)為X = 1916.197323 Km， Y= 6029.998996 Km，Z = -801.737517 Km

例3、GLONASS衛(wèi)星工作星座的基本參數(shù)。2003年10月12日，第一顆GLONASS-M衛(wèi)星入軌運行，并于2004年12月9日開始向廣大用戶發(fā)送導(dǎo)航定位信號；這標(biāo)志著GLONASS現(xiàn)代化邁出了堅實的第一步。近年來，俄羅斯加速了GLONASS現(xiàn)代化進程，以致2012年6月20日GLONASS 在軌衛(wèi)星達到31顆，其中24顆GLONASS衛(wèi)星正常工作（詳見表3所示），4顆衛(wèi)星在軌備份，2顆衛(wèi)星在軌維護，1顆衛(wèi)星在軌測試。

表3 2012年4月13日24顆在軌工作GLONASSS衛(wèi)星的基本參數(shù)

所處軌位	所在軌道	頻道編號	GLONASS 編號	發(fā)射日期	開始導(dǎo)航 服務(wù)日期	在軌壽命 (月)
1	1	01	730	14.12.09	30.01.10	28.0
2	1	-4	728	25.12.08	20.01.09	39.6
3	1	05	744	04.11.11	08.12.11	5.3
4	1	06	742	02.10.11	25.10.11	6.4
5	1	01	734	14.12.09	10.01.10	28.0
6	1	-4	733	14.12.09	24.01.10	28.0
7	1	05	745	04.11.11	18.12.11	5.3
8	1	06	729	25.12.08	12.02.09	39.6

9	2	-2	736	02.09.10	04.10.10	19.4
10	2	-7	717	25.12.06	03.04.07	63.6
11	2	00	723	25.12.07	22.01.08	51.6
12	2	-1	737	02.09.10	12.10.10	19.4
13	2	-2	721	25.12.07	08.02.08	51.6
14	2	-7	715	25.12.06	03.04.07	63.6
15	2	00	716	25.12.06	12.10.07	63.6
16	2	-1	738	02.09.10	11.10.10	19.4

17	3	04	746	28.11.11	23.12.11	4.5
18	3	-3	724	25.09.08	26.10.08	42.6
19	3	03	720	26.10.07	25.11.07	53.6
20	3	02	719	26.10.07	27.11.07	53.6
21	3	04	725	25.09.08	05.11.08	42.6
22	3	-3	731	02.03.10	28.03.10	25.4
23	3	03	732	02.03.10	28.03.10	25.4
24	3	02	735	02.03.10	28.03.10	25.4

3、增強北斗政府網(wǎng)站信息服務(wù)的建議
筆者與研究生們的交流中獲悉，他們認為，目前“北斗網(wǎng)”的一般性而多處可獲的信息多，缺乏技術(shù)含金量高而適應(yīng)性強的資料，更不能夠從該網(wǎng)站上獲取到類似于上文所述的GPS/GLONASS衛(wèi)星的技術(shù)參數(shù)，“北斗網(wǎng)”的現(xiàn)行信息服務(wù)急待改進之！為此，筆者提出下述建議，供研討。
3.1 嚴(yán)防我國某些網(wǎng)站誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，損壞它的聲譽，“北斗網(wǎng)”應(yīng)該圖文并茂地深度解讀北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
筆者認為，我國某些網(wǎng)站誤解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的原因，既有自己衛(wèi)星導(dǎo)航專業(yè)知識有待提高的問題，又有難以獲取北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)專業(yè)信息的困擾。自2007年4月14日第1顆北斗衛(wèi)星入軌運行以來，廣大網(wǎng)民很難獲取到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)；例如，用幾個載波頻率發(fā)送導(dǎo)航信號，它們的民用測距碼的名稱及其特性，衛(wèi)星導(dǎo)航電文的基本內(nèi)容，等等。即使一些中國學(xué)者為國際學(xué)術(shù)會議提交的關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的英文報告，也存在許多不同的解讀，網(wǎng)友們不知誰的數(shù)據(jù)是確切的。這怎么能夠擴大北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的影響和應(yīng)用呢？因此，一些網(wǎng)友專心致志于GPS，就不足為奇了！
3.2組建專業(yè)工作小組，負責(zé)在軌北斗衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)的采集、分析和發(fā)布。
筆者建議，“北斗網(wǎng)”也應(yīng)該及時發(fā)布北斗衛(wèi)星工作星座的工作狀況；而且建議以表格形式列述下列欄目予以發(fā)布：衛(wèi)星類型（MEO、GEO、IGSO）、發(fā)射日期、PRN編號、所在軌道、衛(wèi)星時鐘類型、開始工作日期、中止工作日期和備注（如該衛(wèi)星在測試中或該衛(wèi)星在維護中等項）。
值得一提的是，俄空局的信息分析中心還在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布GLONASS衛(wèi)星的歷書（Almanac）；我們用這些歷書數(shù)據(jù)，可以預(yù)報本地區(qū)24小時能見到的GLONASS衛(wèi)星數(shù)；例如，在北緯30^°21’、東經(jīng)114^°10^，、高程為40m的測站（武漢）上，2012年3月31日，最少能見到12顆GLONASS衛(wèi)星，最多能見到19顆GLONASS衛(wèi)星。由此看來，“北斗網(wǎng)”上發(fā)布北斗衛(wèi)星歷書也是值得考慮的。
3.3 邀請衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)家，在“北斗網(wǎng)”上做北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系列講座,提高不同行業(yè)用戶的共識。
依筆者的一孔之見，GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)涉及偽噪聲編碼技術(shù)、衛(wèi)星軌道理論、微波與天線、鎖相環(huán)路技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)和大地測量技術(shù)等諸多學(xué)科，換言之，它是一種綜合性的高新技術(shù)。而衛(wèi)星導(dǎo)航又廣泛用于我國的測繪、地震、石油、海洋、航空、航天、地質(zhì)、交通、航道、水利和漁業(yè)等諸多行業(yè)。不同行業(yè)的用戶往往從各自的專業(yè)角度去解讀GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)；例如，筆者曾遇到這樣一位提問的聽眾：當(dāng)我演講到Galileo衛(wèi)星開普勒6參數(shù)時，他說，不是“開普勒”，應(yīng)該是“多普勒”。我答曰，是“Johannes Kepler”（開普勒），不是“Christian Doppler”（多普勒）；如你有興趣，請閱讀我的【GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法】一書的第二章第一節(jié)《導(dǎo)航衛(wèi)星的正常軌道》。會后得知他是電子工程專業(yè)的碩士研究生。由此看來，不同專業(yè)的用戶往往習(xí)慣性地從自己的專業(yè)角度去解讀GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)；為防御類似問題發(fā)生，邀請衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)家，在“北斗網(wǎng)”上做北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系列講座，也許是一種有效措施。

4、結(jié)束語

我國是世界上最快的移動通信、最多的互聯(lián)網(wǎng)用戶和最大的汽車產(chǎn)銷市場，在這三大市場中，GPS技術(shù)已成為衛(wèi)星導(dǎo)航定位的霸主，在一段較長的時期內(nèi)，“北斗”難以將它逐出；不僅如此，GPS技術(shù)已經(jīng)進入我國平民百姓家，成為老人和小學(xué)生安全行蹤的“守護者”。綜觀GPS成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位霸主之道，筆者認為，與其強化信息服務(wù)、實時發(fā)布GPS系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)是密不可分的；在其啟迪下，提出了如上文所述的增強“北斗網(wǎng)”信息服務(wù)的三點建議，供研討！



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作者簡介：
劉基余，現(xiàn)任武漢大學(xué)測繪學(xué)院教授/博士生導(dǎo)師，兼任美國紐約科學(xué)院(New York Academy of Sciences)外籍院士、中國電子學(xué)會會士。他的主要研究方向是 GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航定位/衛(wèi)星激光測距技術(shù)，在國內(nèi)外30余種中英文學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了250余篇相關(guān)研究論文，獨著了(北京)科學(xué)出版社于2012年1月出版發(fā)行的【GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法】一書。他的主要業(yè)績已分別載于美國于2001年出版發(fā)行的〖世界名人錄〗( Who's Who in the World )、美國于2005年出版發(fā)行的〖科技名人錄〗( Who's Who in Science and Engineering )和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會于2007年出版發(fā)行的〖中國科學(xué)技術(shù)專家傳略〗工程技術(shù)編【電子信息科學(xué)技術(shù)卷2】等五十多種國內(nèi)外辭書上。