+ 劉天雄

美國為了統(tǒng)一無線電導(dǎo)航手段，取代奧米加、羅蘭C等眾多地基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)高精度、連續(xù)、三維定位與測速，美國國防部于1973年批準(zhǔn)GPS全球定位系統(tǒng)計(jì)劃，組織設(shè)計(jì)了GPS系統(tǒng)方案：衛(wèi)星軌道高度為20230km；衛(wèi)星數(shù)量為24顆并分布在6個(gè)軌道平面上；用戶可以同時(shí)看到6～11顆衛(wèi)星；有兩個(gè)導(dǎo)航信號L1和L2，L1:1575.42MHz，L2:1227.60MHz；采用了衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)RNSS（Radio Navigation Satellite Service）偽距測量原理實(shí)現(xiàn)位置解算。

一、定位精度、誤差與偏差的概念

GPS系統(tǒng)基于被動式采用了RNSS測距原理，即GPS接收機(jī)測量來自GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號的傳播時(shí)延，從而測量到GPS接收機(jī)到GPS衛(wèi)星之間的距離，進(jìn)而將它和GPS衛(wèi)星在軌位置（動態(tài)已知點(diǎn)）聯(lián)合解算出接收機(jī)的三維坐標(biāo)。由此可見，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位誤差主要來自GPS衛(wèi)星信號的自身誤差、信號的傳播誤差以及GPS接收機(jī)的測量誤差。

對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航而言，精度（accuracy）定義為位置或者速度的測量值與真實(shí)值的符合程度，導(dǎo)航系統(tǒng)精度通常用系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計(jì)量度表示。在GPS定位測量中，不僅存在測量誤差（error），而且存在偏差（bias）。例如，導(dǎo)航衛(wèi)星的星載原子鐘不僅存在時(shí)鐘偏差（每一顆GPS衛(wèi)星的時(shí)鐘相對于GPS時(shí)間系統(tǒng)的差值），而且存在時(shí)鐘誤差（GPS衛(wèi)星的星載原子鐘雖然具有極其高的精度，但并不完美，總會存在一些誤差。原子鐘的一項(xiàng)重要指標(biāo)是穩(wěn)定度，目前原子鐘的“天穩(wěn)定度”一般為1E-13，這意味著原子鐘一天的誤差為8.64ns,對應(yīng)的測距誤差為2.59m）。再如，地球大氣中的電離層和對流層會改變導(dǎo)航信號的傳播，其影響也存在偏差和誤差。偏差為電離層和對流層效應(yīng)導(dǎo)致的附加時(shí)延改正，一般為幾米到100余米。誤差是由附加時(shí)延改正的真實(shí)性等因素引起的。

在導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域中常用距離均方根值（drms）是表示二維定位精度的，用精度和緯度標(biāo)準(zhǔn)差的平方求和在開二次方定量表示。雙倍距離均方根值（2drms）是兩倍的距離均方根值，可以理解為，以2drms為半徑作一個(gè)圓，從概率上描述，在任何一個(gè)地方用一種系統(tǒng)（這里是PPS）所獲得的所有可能定位結(jié)果落在這個(gè)圓中的概率在95%以上。

二、定位精度的影響

定位精度究竟意味著什么呢？

讓我們先說說水平誤差。舉個(gè)例子，學(xué)校主樓前廣場有個(gè)旗桿，從周一到周五每天用接收機(jī)在旗桿處測量一組坐標(biāo)，雖然測量的是完全相同的一點(diǎn)，但測量得到的坐標(biāo)每次都會不同，這個(gè)不同一般在0～15m之間，但也可能達(dá)到30m。即便是測量的間隔時(shí)間僅幾秒鐘，測量得到的坐標(biāo)也會有些不同。30m的誤差意味著如果你實(shí)際站在旗桿下面，接收機(jī)卻可能告訴你，你在主樓的辦公室里！

下面我們再聊聊高度誤差。大部分的時(shí)候，高度誤差在30m左右，看起來貌似“后果很嚴(yán)重”。但對一般用戶來說，我們利用接收機(jī)實(shí)現(xiàn)目的地導(dǎo)航，這時(shí)候接收機(jī)又被稱為導(dǎo)航儀，更多的時(shí)候我們駕車的時(shí)候利用導(dǎo)航儀實(shí)現(xiàn)語音導(dǎo)航，我們根本不關(guān)心高度誤差。

但是，不同用戶對定位精度要求是完全不同的！

GPS系統(tǒng)的不同用戶對定位精度（accuracy）、導(dǎo)航信號的完好性（integrity）以及可用性（availability）要求如圖1所示。

下面我們舉幾個(gè)例子來說明不同用戶對定位精度的不同要求。

假設(shè)我們騎馬馳騁在廣袤的大草原上，我們會在乎這平面30m的誤差嗎？只要大方向正確，這個(gè)精度足夠用了！但是，如果民航客機(jī)在機(jī)場利用GPS數(shù)據(jù)降落在特定的跑道上時(shí)，專業(yè)術(shù)語稱為精密進(jìn)近，30m的誤差可能造成非常嚴(yán)重的事故。國際民航組織在其ICAO GNSS SARPs草案第七版規(guī)定，民航客機(jī)利用GPS定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)初始進(jìn)近（非精密進(jìn)近）時(shí)，GPS水平定位精度應(yīng)不大于220m，對垂直定位精度沒有要求；I類精密進(jìn)近時(shí)，GPS水平定位精度應(yīng)不大于16m，垂直定位精度應(yīng)不大于7.7m；而民航客機(jī)盲降（CAT III）時(shí)，要求GPS水平定位精度不大于6m，垂直定位精度應(yīng)不大于2m。

圖1 GPS系統(tǒng)導(dǎo)航和定位要求

武器，特別是利用GPS系統(tǒng)制導(dǎo)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈對定位精度的要求也比較高，否則將會造成不必要的傷亡。例如，1991年1月17日，以美國為首的多國部隊(duì)對伊拉克發(fā)起了代號為“沙漠風(fēng)暴”的大規(guī)?？找u，這場戰(zhàn)爭讓初出茅廬的美國GPS全球定位系統(tǒng)“大放異彩”。1991年1月18日，兩架載有“斯拉姆”空地導(dǎo)彈的美國海軍A-6E“入侵者”艦載重型攻擊機(jī)從部署在紅海的“肯尼迪”號航空母艦上起飛，飛越沙特阿拉伯領(lǐng)空，直逼伊拉克境內(nèi)，本次任務(wù)主要目標(biāo)是炸毀伊拉克一個(gè)發(fā)電廠的主要控制設(shè)備，癱瘓其整個(gè)發(fā)電能力。A-6E 艦載攻擊機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，首先發(fā)射了第一枚“斯拉姆”導(dǎo)彈把堅(jiān)固的廠房炸開一個(gè)直徑十米的大洞。兩分鐘后，另一架A-6E向目標(biāo)發(fā)射了第二枚“斯拉姆”導(dǎo)彈，第二枚導(dǎo)彈居然從第一枚導(dǎo)彈炸開的洞口穿入廠房內(nèi)部，一舉摧毀了發(fā)電廠的核心部位，將電站徹底摧毀，而附近的水閘卻完好無損。這種“千里穿楊”的功夫著實(shí)令世界為之動容！“斯拉姆”空地導(dǎo)彈具備指哪兒打哪兒、攻擊高精度點(diǎn)狀硬目標(biāo)的能力，這種兵器不僅殺傷威力極大，而且可以免傷非軍事目標(biāo)，所以特別適合“外科手術(shù)式”打擊。

三、授時(shí)精度的影響

GPS系統(tǒng)為了滿足精密定位與導(dǎo)航的需要，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)之初就建立了專用的時(shí)間系統(tǒng)，記為GPS系統(tǒng)時(shí)GPST（GPS Time），它是在GPS主控站的高精度原子鐘以及一系列用在監(jiān)控站的星載原子鐘基礎(chǔ)上定義的，GPS系統(tǒng)時(shí)GPST是在可以為全世界的用戶提供時(shí)間同步能力（守時(shí)與授時(shí)）。

GPS系統(tǒng)時(shí)GPST是原子時(shí)系統(tǒng)，它的秒長即為原子時(shí)秒長。GPST時(shí)是美國海軍天文臺（USNO）的50個(gè)銫原子鐘組驅(qū)動的原子秒時(shí)間標(biāo)度版本的協(xié)調(diào)世界時(shí)，簡記為UTC（USNO）。GPS系統(tǒng)時(shí)GPST與UTC（USNO）在1980年1月6日0時(shí)是重合的。由于地球繞自旋軸旋轉(zhuǎn)時(shí)會出現(xiàn)抖動，而且自轉(zhuǎn)還會受到太陽、月球和海洋潮汐的影響，這些因素會略微影響地球的自轉(zhuǎn)，進(jìn)而造成太陽時(shí)與原子時(shí)的偏差，協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC系統(tǒng)會不時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，通過增加或減少某天的“一秒”來彌補(bǔ)因地球不均勻的自轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的誤差，行話稱為“潤秒”或“跳秒”。這種調(diào)整從1972年就開始了，2012年6月30日的最后一分鐘擁有61秒，是協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC系統(tǒng)增加的第25個(gè)潤秒。

授時(shí)就是指在全世界任何地方和用戶定義的時(shí)間參量條件下從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（GPS系統(tǒng)時(shí)GPST、世界協(xié)調(diào)時(shí)UTC）得到并保持精密和準(zhǔn)確時(shí)間的能力，包括時(shí)間傳遞。

在地面監(jiān)測站的監(jiān)控下，導(dǎo)航衛(wèi)星傳送精確時(shí)間和頻率信息是GPS的另一重要應(yīng)用，應(yīng)用該功能可進(jìn)行精確時(shí)間或頻率的控制。GPS系統(tǒng)每秒發(fā)送一次信號在全球任何位置均能可靠接收到信號，是理想的時(shí)間同步時(shí)鐘源。GPS系統(tǒng)精密定位服務(wù)PPS提供的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC時(shí)間傳遞精度在200 nsec（95%）以內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)SPS提供的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC時(shí)間傳遞精度在200 nsec（95%）以內(nèi)，未來GPSIII的授時(shí)精度將達(dá)到5.7納秒。

GPS全球定位系統(tǒng)的授時(shí)功能會給各行各業(yè)帶來如下好處，首先是廣泛地免費(fèi)分享原子鐘的精確時(shí)間而不必自己裝備原子鐘；其次在通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)利用GPS全球定位系統(tǒng)精確的授時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步和運(yùn)行效率；再次在無線通信系統(tǒng)可以更加有效地利用無線頻率資源，在金融系統(tǒng)使追蹤金融交易和票據(jù)的時(shí)間成為可能，通過“共視”技術(shù)使國家實(shí)驗(yàn)室之間交流高精度的時(shí)間。

過去，我國電力企業(yè)從電力傳輸網(wǎng)到電力計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步系統(tǒng)，主要是以GPS系統(tǒng)作為主時(shí)鐘源，即把GPS作為授時(shí)手段，向電力系統(tǒng)的電力自動化設(shè)備、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、安全自動保護(hù)設(shè)備、故障及事件記錄等智能設(shè)備提供授時(shí)信號，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的“同步”運(yùn)行。顯然，將GPS系統(tǒng)作為主要授時(shí)手段存在重大安全隱患，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭等緊急事態(tài)，美國可以關(guān)閉或者調(diào)整GPS信號，這必將引發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)重大安全事故。據(jù)《衛(wèi)星導(dǎo)航與智能交通》2010年第1期“自主創(chuàng)新——助力國產(chǎn)導(dǎo)航衛(wèi)星對準(zhǔn)電網(wǎng)時(shí)鐘”介紹，我國電網(wǎng)每年都有因GPS授時(shí)不準(zhǔn)而發(fā)生事故的，給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

電力系統(tǒng)要確保發(fā)電廠、變電站的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，首先必須確保設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘的一致性，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行需要在很大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。動力系統(tǒng)整個(gè)電網(wǎng)的同步相位測量、運(yùn)行穩(wěn)定性判斷、繼電保護(hù)、電機(jī)勵(lì)磁和調(diào)速、功角測量、電流縱差保護(hù)、故障定位以及故障錄波等技術(shù)均需要時(shí)間同步技術(shù)。安全可靠的高精度的時(shí)間同步技術(shù)是當(dāng)代電網(wǎng)乃至未來智能電網(wǎng)正常運(yùn)行的一項(xiàng)基本要求。

據(jù)《衛(wèi)星應(yīng)用》2010年第2期“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)的應(yīng)用”介紹，我國電力系統(tǒng)因授時(shí)系統(tǒng)問題而導(dǎo)致的電網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，電網(wǎng)二次系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)控和調(diào)節(jié)功能也因?yàn)闀r(shí)間不同步存在較大的問題，影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。2005年9月1日的蒙西電網(wǎng)低頻振蕩事故、2006年7月1日的河南電網(wǎng)保護(hù)誤動事故，均由于各地上報(bào)的數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)不一致和故障錄波信息錯(cuò)位對事故分析造成了困難。顯然，研制基于我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電力授時(shí)系統(tǒng)，可以有效保障我國電力系統(tǒng)安全和國家安全。北斗系統(tǒng)授時(shí)精度非常高，單向授時(shí)精度100ns，雙向授時(shí)精度20ns，而GPS授時(shí)精度只有1000ns。

針對電力授時(shí)存在的安全隱患，北京國智恒電力管理科技有限公司研發(fā)出“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”，結(jié)束了我國電力運(yùn)行安全命系他國的歷史，解決了電力系統(tǒng)時(shí)間同步應(yīng)用中的三個(gè)難題，即提供可靠的時(shí)鐘源、全網(wǎng)時(shí)間同步管理和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測維護(hù)。2008年12月19日，“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”在華東電網(wǎng)掛網(wǎng)運(yùn)行。2009年9月，國家正式確立“天地互備，以北斗為主”的電力授時(shí)體系，國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司也都做出積極響應(yīng)。北京晚報(bào)2010年03月22日報(bào)道，“北斗時(shí)間”系統(tǒng)首次被順利引入我國電網(wǎng)數(shù)字化變電站，開辟了智能電網(wǎng)建設(shè)的新紀(jì)元?！氨倍冯娏θW(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”的精準(zhǔn)授時(shí)系統(tǒng)，以我國自行研制和建立的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)束了我國電力運(yùn)行時(shí)間完全依賴美國GPS全球定位系統(tǒng)的歷史，使得以往缺乏安全保障的“美國授時(shí)”變?yōu)椤爸袊跁r(shí)”。

再談一個(gè)離我們?nèi)粘Ｉ钭罱睦?，在高速無線通信和寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，通信傳輸系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)間同步是非常重要的參數(shù)，通信和網(wǎng)絡(luò)所涉及的安全、認(rèn)證和計(jì)費(fèi)都是以一個(gè)共同的標(biāo)志——時(shí)間為基礎(chǔ)的，即需要精確的時(shí)間和時(shí)間同步。特別是對于第三代移動通信（3G）而言，信號傳輸?shù)膸捄退俾瘦^以往大幅度提高，對基準(zhǔn)時(shí)間的精度要求和時(shí)間統(tǒng)一精度的要求也很苛刻，目前差不多所有的3G基站都使用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)地面接收機(jī)的時(shí)間模塊。

中國移動TD-SCDMA系統(tǒng)是全網(wǎng)同步系統(tǒng)，要求所有基站之間嚴(yán)格保持時(shí)間同步。由于缺乏先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)同步技術(shù)，TD-SCDMA基站普遍采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)站間時(shí)間同步，時(shí)間同步完全依賴于美國GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，存在較大的安全隱患。我國聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)，曾經(jīng)因?yàn)槊绹鳪PS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)授時(shí)問題，出現(xiàn)過癱瘓事件。

目前，中國移動一方面通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送精確時(shí)間同步信號，另一方面利用我國自主發(fā)射的北斗衛(wèi)星作為時(shí)間信號源（我們自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)），基于北斗衛(wèi)星的授時(shí)方案也已在研究院實(shí)驗(yàn)室完成測試，并顯示具有和GPS系統(tǒng)相同等級的授時(shí)精度，可滿足TDSCDMA同步要求，使用北斗衛(wèi)星與GPS衛(wèi)星雙模授時(shí)，并互為備份。最終從時(shí)間信號的來源和傳輸兩個(gè)方面相結(jié)合，徹底擺脫了對GPS的依賴。

四、定位精度的變化趨勢

1993年12月，美國國防部宣布GPS系統(tǒng)具備初始運(yùn)行服務(wù)能力-IOC（Initial Operational Capability），同年宣布GPS系統(tǒng)對全世界開放，對全世界民用用戶10年內(nèi)免收任何費(fèi)用。1989年到1990年間，美國共發(fā)射了9顆Block-II GPS衛(wèi)星。1990年到1997年間，發(fā)射了19顆Block-IIA GPS衛(wèi)星，1995年4月美國國防部宣布GPS系統(tǒng)具備全面運(yùn)行服務(wù)能力-FOC（Full Operational Capability）。1978～2007年間GPS衛(wèi)星在軌衛(wèi)星數(shù)量和定位精度變化趨勢如圖2所示，圖2中藍(lán)線表示在軌組網(wǎng)GPS衛(wèi)星部署情況，粉線表示軍碼定位精度變化曲線，由圖2可知，1995年GPS系統(tǒng)全面運(yùn)行服務(wù)后，軍碼定位精度迅速提高并優(yōu)于5m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

圖2 GPS系統(tǒng)衛(wèi)星在軌衛(wèi)星數(shù)量和定位精度變化趨勢

GPS系統(tǒng)的定位精度超過了已公布的定位指標(biāo)已是不爭的事實(shí)，美國政府GPS官方網(wǎng)站GPS.GOV（2012年2月17日）給出了近年來GPS系統(tǒng)用戶測距誤差URE值的變化趨勢，如圖3所示，2008年以后，GPS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)SPS用戶測距誤差URE最大為4m。

圖3 GPS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)SPS用戶測距誤差URE值的變化趨勢

其實(shí)，在1995年GPS系統(tǒng)全面運(yùn)行服務(wù)之前，GPS早已廣泛用于軍用和民用，實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，使用粗測距C/A碼，大部分時(shí)候可以獲得誤差在平面內(nèi)7～15m的水平定位精度，高程精度要差一些，但也能在12～35m的誤差范圍內(nèi)。根據(jù)48屆GPS系統(tǒng)CGSIC年會（GPS Program Update to 48th CGSIC Meeting，2008年9月15日）美國Aerospace公司GPS系統(tǒng)工程部的 Tom Powell提交的報(bào)告，2008年GPS系統(tǒng)全球范圍平面定位誤差（2008年9月10日，16:55:00，測量數(shù)據(jù)）統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示，其中用戶設(shè)備誤差（UEE = 2.6 m），由圖3可知，全球范圍平面定位誤差最大為4.92m，平均為2.34m，95%的情況下定位精度為3.16m。

五、接收機(jī)定位精度比較

圖4 GPS系統(tǒng)全球范圍內(nèi)平面定位誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

GPS系統(tǒng)提供了全球定位、導(dǎo)航、授時(shí)（PNT）的能力，這種能力具有可預(yù)測性并且定位精度一般是穩(wěn)定一致的，但因?yàn)镚PS接收機(jī)的配置和集成的方式很多，并且接收機(jī)可能在各種不同的環(huán)境條件下工作，因此GPS性能隨著用戶及其操作環(huán)境不同而變化相當(dāng)大。當(dāng)前GPS工作條件下各種接收機(jī)之間典型性能范圍的比較如下表1所示。

由于供一般用戶免費(fèi)使用的單頻接收機(jī)利用C/A測距碼測量衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離，無法用雙頻技術(shù)消除空間電離層對導(dǎo)航無線電信號的折射影響，美國軍方技術(shù)人員曾預(yù)測民用C/A測距碼接收機(jī)的定位精度會在百米級別，但是實(shí)際測試表明C/A碼定位精度遠(yuǎn)高于預(yù)測值，能達(dá)到10米左右。1984年，為了保護(hù)美國國家安全，美國軍方對GPS衛(wèi)星信號采取了降低民用C/A碼定位精度的選擇可用性SA(Selective Availability)技術(shù)，一夜之間接收機(jī)定位精度降低了10倍。

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的，美國政府發(fā)展GPS全球定位系統(tǒng)的目的是為美國國家安全服務(wù)，為了保障美國的安全和自身的利益，即使是免費(fèi)提供給一般民用用戶使用的L1導(dǎo)航信號的定位精度也可以根據(jù)美國政府的要求而隨時(shí)降低，美國也沒有對民用系統(tǒng)的精準(zhǔn)性做出任何承諾。

表1 各種接收機(jī)之間典型性能范圍的比較

目前，美國的GPS全球定位系統(tǒng)已經(jīng)滲透到世界各國人們生活的方方面面，各國都清楚，GPS全系統(tǒng)作為一個(gè)軍事為主、兼顧民用的系統(tǒng)，一旦發(fā)生危機(jī)或者戰(zhàn)爭，美國完全有理由以“國家安全”為由，在任何時(shí)間中斷GPS服務(wù)，如果在救援中發(fā)生這種情況，后果不堪設(shè)想。

印度政府在發(fā)展獨(dú)立自主的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)IRNSS（Indian Regional Navigational Satellite System）時(shí)，強(qiáng)調(diào)“The requirement of such a navigation system is driven by the fact that access to Global Navigation Satellite Systems, GPS, is not guaranteed in hostile situations.”

鑒于GPS系統(tǒng)的成熟應(yīng)用以及日美的親密關(guān)系，日本已經(jīng)可以充分享有GPS在民用領(lǐng)域的便利，但精度更高的軍用導(dǎo)航信號則需要美國批準(zhǔn)。因此，日本認(rèn)為必須建立與GPS兼容的并逐步過渡到能夠獨(dú)立定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2010年9月11日20:17，日本在其鹿兒島縣種子島空間中心，用一枚H-IIA火箭成功發(fā)射了其首顆定位衛(wèi)星MICHIBIKI（編號QZS-1，QZSS系統(tǒng)的導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星），《參考消息》等中文主流媒體將MICHIBIKI衛(wèi)星譯為“引路”號衛(wèi)星。2011年日本政府宣布，將在2020年前建立由四顆衛(wèi)星組成的“準(zhǔn)天頂”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，未來還計(jì)劃使“準(zhǔn)天頂”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在軌衛(wèi)星達(dá)到七顆，建成自主獨(dú)立的、精度更高的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，表明日本不愿在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域受美國掣肘。

從根本上擺脫美國對GPS系統(tǒng)的限制性技術(shù)的辦法是建立獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，與此同時(shí)俄羅斯有GLONASS，歐洲也在研制GALILEO衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，印度在自主研發(fā)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)IRNSS，日本在研制“準(zhǔn)天頂”QZSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，我國在研制獨(dú)立自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，這是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜的國家時(shí)間與空間基準(zhǔn)基礎(chǔ)工程。正如譚述森在《宇航學(xué)報(bào)》2008年第2期“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與思考”一文所言，正在建設(shè)的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國無線電導(dǎo)航的最佳系統(tǒng)、是中國持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。