2013年08月21日14:51
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利用準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的“日本版GPS”開始走向?qū)嵱没�。日本計�?018年度之前發(fā)射4顆衛(wèi)星，并全面投入運用。該系統(tǒng)的定位誤差僅為數(shù)厘米，為汽車及農(nóng)業(yè)機(jī)械等的自動駕駛開辟了道路。
“要在日本及亞洲其他地區(qū)推廣，強(qiáng)大的國際競爭力十分重要。希望相關(guān)產(chǎn)業(yè)能夠不斷推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。”
7月26日，旨在推進(jìn)準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)運用的日本產(chǎn)學(xué)合作組織“高精度衛(wèi)星定位服務(wù)應(yīng)用促進(jìn)協(xié)議會”（QBIC）成立。成立大會上，東芝會長兼QBIC會長西田厚聰向到會的企業(yè)人士發(fā)出了這樣的呼吁。
日本自主開發(fā)的定位衛(wèi)星——準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)與美國運營的GPS（全球定位系統(tǒng)）組合使用后，定位精度比單獨使用GPS時更高。這種系統(tǒng)被稱為“日本版GPS”，該系統(tǒng)不僅可提供比原來更為準(zhǔn)確的位置信息服務(wù)，還有望成為實現(xiàn)汽車及農(nóng)業(yè)機(jī)械等自動駕駛的核心技術(shù)之一。
2010年9月，首顆準(zhǔn)天頂衛(wèi)星“引路號”發(fā)射升空，開始試驗性地利用一顆衛(wèi)星進(jìn)行定位。日本政府打算在2018年之內(nèi)全面啟動24小時不間斷運用。
目前已有軟銀移動及富士通等來自交通、農(nóng)業(yè)、防災(zāi)和通信等多種行業(yè)約200家企業(yè)和團(tuán)體加盟QBIC。
今后，以海外推廣及實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化等為宗旨的4個工作組，將致力于推動使用日本版GPS的服務(wù)及設(shè)備實現(xiàn)實用化并得以普及。
從“天頂”輔助GPS
準(zhǔn)天頂衛(wèi)星是指，在與位于赤道上方的地球靜止軌道有一定夾角的“準(zhǔn)天頂軌道”上運行、一天中有幾個小時停留在特定地區(qū)上空的人造衛(wèi)星。從日本本土來看，該衛(wèi)星系統(tǒng)中始終有一顆衛(wèi)星停留在天頂附近，所以被命名為“準(zhǔn)天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)。如果投影到地面上，該衛(wèi)星系統(tǒng)的軌跡呈現(xiàn)在亞洲和太平洋上不對稱的8字形，這也就是該衛(wèi)星系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域�？蓪⒃撓到y(tǒng)的信號與由美國運營、圍繞地球運行的約30顆GPS衛(wèi)星的定位信號同時使用。
目前廣泛使用的GPS存在的問題是，GPS衛(wèi)星與地面的仰角為30～50度，因此，在很多情況下，其發(fā)出的定位信號會因高樓及大山等障礙物的遮擋而無被法接收到。
要準(zhǔn)確定位，必須同時從4顆以上的衛(wèi)星接收定位信號。但在有的位置或某個時間段，只有很少的衛(wèi)星可以利用，而且也常常會受到高層建筑的反射波影響，導(dǎo)致定位誤差增大。
而準(zhǔn)天頂衛(wèi)星幾乎位于地面使用者正上空的位置，因此衛(wèi)星發(fā)送的定位信號不易被高層建筑及大山等阻擋。
日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）宣傳部長寺田弘慈強(qiáng)調(diào)：“在日本任何地方都可接收的‘引路號’定位信號，可以與GPS信號互補，在高樓大廈較多的城市及山區(qū)也能實現(xiàn)準(zhǔn)確度較高的定位�！�
無人農(nóng)業(yè)機(jī)械可完成精密的農(nóng)田作業(yè)
組合使用GPS和準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的定位信號，可使定位誤差減小至數(shù)厘米。為了完全利用其出色的定位性能，日本業(yè)界已開始開發(fā)相關(guān)服務(wù)及使用方法。
利用GPS和引路號的定位信號，由無人駕駛的拖拉機(jī)及聯(lián)合收割機(jī)完成耕地、播種和撒農(nóng)藥等作業(yè)，這樣的實證試驗已開始在北海道士別市和芽室町的農(nóng)場實施。無人農(nóng)業(yè)機(jī)械由北海道大學(xué)和洋馬聯(lián)合開發(fā)。
士別市已于5月成功使用無人農(nóng)業(yè)機(jī)械耕作了約6.8公頃的大面積水田，計劃9月份使用無人農(nóng)業(yè)機(jī)械完成收獲作業(yè)。
芽室町則使用無人農(nóng)業(yè)機(jī)械在約一公頃大的農(nóng)田中種植大豆，完成了從整地到播種的一整套作業(yè)。此外還在7月中旬開始了使用無人農(nóng)業(yè)機(jī)械撒農(nóng)藥的試驗。2013～2014年將在士別市和芽室町兩個地方進(jìn)行實驗。
北海道大學(xué)研究生院農(nóng)學(xué)研究院教授野口伸對上述試驗充滿信心，他表示：“通過使用GPS和準(zhǔn)天頂衛(wèi)星的定位信號，可以實現(xiàn)準(zhǔn)確的田間作業(yè)所必需的穩(wěn)定定位及高精度。無人農(nóng)業(yè)機(jī)械也能安全地完成精密的作業(yè)�！痹摯髮W(xué)力爭2015年成本完成實用化。
誤差不到GPS的五分之一
城市地區(qū)也在進(jìn)行這方面的實際驗證。比如，已在高樓林立的東京新宿證實，組合使用引路號時的可定位時間和場所增加到了單獨使用GPS時的約2.5倍。
而關(guān)于定位誤差也已證實，使用個人用小型接收器時，誤差為2米左右，可減小至單獨使用GPS時的五分之一。而使用工業(yè)用大型接收器時，誤差可降至數(shù)厘米水平。
今后，日本將陸續(xù)發(fā)射準(zhǔn)天頂衛(wèi)星，使其數(shù)量不斷增加。2011年9月，日本政府內(nèi)閣會議做出決定，在2020年之前再發(fā)射3顆衛(wèi)星，建成由4顆衛(wèi)星組成的系統(tǒng)。
日本內(nèi)閣府宇宙戰(zhàn)略室參事官野村榮悟稱，在這一決定下，“準(zhǔn)天頂衛(wèi)星被定位為國家建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，成為日本宇宙政策中的優(yōu)先項目”。具體計劃為，在2017年3月之前發(fā)射2號衛(wèi)星，2017年5月之前發(fā)射3號衛(wèi)星，2017年7月之前發(fā)射4號衛(wèi)星。從2018年度開始全面啟用由4顆衛(wèi)星構(gòu)成的系統(tǒng)。
2012年度以后的5年內(nèi)，日本的人造衛(wèi)星開發(fā)等預(yù)算為503億日元。三菱電機(jī)已獲得衛(wèi)星制造訂單，地面管制系統(tǒng)的構(gòu)建和管理由NEC等出資的特殊目的公司“準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)公司”負(fù)責(zé)。發(fā)射4顆衛(wèi)星是為了實現(xiàn)24小時不間斷的定位。準(zhǔn)天頂系統(tǒng)中，一顆衛(wèi)星每天覆蓋日本上空的時間只有約8小時。因此，要實現(xiàn)24小時不間斷使用，軌道上最少要有三顆衛(wèi)星。
除了這三顆衛(wèi)星之外，還需要準(zhǔn)備一顆發(fā)生故障時的備用衛(wèi)星。因此，總共需要4顆衛(wèi)星。野村參事官透露：“計劃在4顆衛(wèi)星中設(shè)置一顆靜止衛(wèi)星�！�
據(jù)稱，盡管時間尚未確定，但構(gòu)建4星體制之后，日本還計劃再增加3顆衛(wèi)星，使準(zhǔn)天頂衛(wèi)星達(dá)到7顆。這樣的話，即便不與美國的GPS并用，只使用日本的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)，也可實現(xiàn)高精度單獨定位。
由于該系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道覆蓋亞太地區(qū)，因此，日本政府還打算在海外推廣使用該衛(wèi)星的定位服務(wù)，并出口相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施等。日本政府推算，在北海道大學(xué)等正在進(jìn)行實證試驗的IT（信息技術(shù)）農(nóng)業(yè)、便攜終端及汽車等領(lǐng)域，到2020年，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星在亞太地區(qū)可帶來約4萬億日元的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
盯上這一潛在市場的國家不僅有日本，俄羅斯、中國、歐盟及印度也開始構(gòu)建自己的定位衛(wèi)星，目的是讓其他國家和地區(qū)使用自己的衛(wèi)星，從而在該領(lǐng)域占據(jù)霸主地位。因為衛(wèi)星與軍事密切相關(guān)，各國都下了大力氣。
日本要在這種形勢下獲勝，不僅在基礎(chǔ)設(shè)施方面要在目標(biāo)的2018年度之前建立起全面運用體制，還要普及使用日本版GPS的車載導(dǎo)航儀等設(shè)備，并開發(fā)出將衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用到自動駕駛等領(lǐng)域的技術(shù)。 （日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）
