基于準天頂衛(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)射四顆衛(wèi)星，并全面投入運行。該系統(tǒng)的定位誤差僅為數(shù)厘米，為汽車及農(nóng)業(yè)機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，強大的國際競爭力十分重要。希望相關產(chǎn)業(yè)能夠不斷推進技術創(chuàng)新?！?/p>

　　7月26日，旨在運用準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)的日本產(chǎn)學合作組織”高精度衛(wèi)星定位服務應用促進協(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確的位置信息服務，還有望成為實現(xiàn)汽車及農(nóng)業(yè)機械等自動駕駛的核心技術之一。

　　2010年9月，首顆準天頂衛(wèi)星”引路號”發(fā)射升空，率先開始了由一顆衛(wèi)星進行定位的試驗性使用。日本政府打算在2018年之內(nèi)啟動24小時不間斷的正式使用。

　　目前已有軟銀移動、富士通等來自交通、農(nóng)業(yè)、防災及通信等多種行業(yè)約200家企業(yè)和團體加盟QBIC。

　　今后，以海外推廣及標準化等為宗旨的四個工作組將致力于使用日本版GPS的服務及設備的實用化與普及工作。

　　從”天頂”輔助GPS

　　準天頂衛(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”準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)。投影到地面上，該衛(wèi)星系統(tǒng)的軌跡是亞洲和太平洋上的不對稱的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法接收到。

　　要準確定位，必須同時從四顆以上的衛(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，導致定位誤差增大。

　　而準天頂衛(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)機構(JAXA)宣傳部長寺田弘慈強調(diào)，”在日本任何地方都能輕松收到的‘引路號’定位信號，可以補全GPS信號，在高樓大廈較多的城市及山區(qū)也能實現(xiàn)準確度較高的定位?！?/p>

　　無人農(nóng)業(yè)機械可以完成精密的農(nóng)田作業(yè)

　　組合使用GPS和準天頂衛(wèi)星的定位信號，可使定位誤差減小至數(shù)cm左右。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)相關服務及使用方法。

　　利用GPS和引路號的定位信號，由無人駕駛的拖拉機及聯(lián)合收割機完成耕地、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)機械由北海道大學和洋馬聯(lián)合開發(fā)。

　　士別市已于2013年5月成功使用無人農(nóng)業(yè)機械耕作了約6.8公頃的大面積水田，計劃9月份使用無人農(nóng)業(yè)機械完成收獲作業(yè)。

　　芽室町是使用無人農(nóng)業(yè)機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行實驗。

　　北海道大學研究生院農(nóng)學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和準天頂衛(wèi)星的定位信號，可以實現(xiàn)準確的田間作業(yè)所必需的穩(wěn)定定位及高精度。無人農(nóng)業(yè)機械也能安全地完成精密的作業(yè)”。該大學的目標是2015年在實用化方面取得眉目。

　　誤差還不到GPS的五分之一

　　城市地區(qū)也在進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。

　　而定位誤差方面，也已證實使用個人用小型接收器時，誤差為2m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)cm水平。

　　今后日本將陸續(xù)發(fā)射準天頂衛(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)射三顆衛(wèi)星，建成由四顆衛(wèi)星組成的系統(tǒng)。

　　在這一決定下，”準天頂衛(wèi)星被定位為國家建設的重要基礎設施，成為日本宇宙政策中的優(yōu)先項目”(日本內(nèi)閣府宇宙戰(zhàn)略室參事官野村榮悟)。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四顆衛(wèi)星構成的系統(tǒng)。

　　2012年度以后五年內(nèi)，日本的人造衛(wèi)星開發(fā)等預算為503億日元。三菱電機已獲得衛(wèi)星制造訂單，地面管制系統(tǒng)的構建和管理由NEC等出資的特殊目的公司”準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)服務公司”負責。發(fā)射四顆衛(wèi)星是為了實現(xiàn)24小時不間斷的定位。準天頂系統(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，還需要準備一顆發(fā)生故障時的備用衛(wèi)星。因此，總共需要四顆衛(wèi)星?！庇媱澰谒念w衛(wèi)星中設置一顆靜止衛(wèi)星”(野村參事官)。

　　據(jù)介紹，盡管時間尚未確定，但構建四星體制之后，日本還計劃再增加三顆衛(wèi)星，使準天頂衛(wèi)星達到七顆。這樣的話，即便不與美國的GPS并用、只使用日本的準天頂衛(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，并出口相關基礎設施等。日本政府推算，在北海道大學等正在進行實證試驗的IT(信息技術)農(nóng)業(yè)、便攜終端及汽車等領域，在2020年，準天頂衛(wèi)星在亞太地區(qū)可帶來約4萬億日元的經(jīng)濟效應。

　　盯上這一潛在市場的國家不僅是日本。俄羅斯、中國、歐盟(EU)及印度也開始構建自己的定位衛(wèi)星，目的是讓其他國家和地區(qū)使用自己的衛(wèi)星，從而在該領域占據(jù)霸主地位。因為衛(wèi)星與軍事力量密切相關，各國都下了大力氣。

　　日本要在這種形勢下獲勝，不僅基礎設施方面要在目標時間————2018年度之前建立起全面運行體制，還要普及使用日本版GPS的車載導航儀等設備，并開發(fā)出將衛(wèi)星系統(tǒng)應用到自動駕駛等領域的技術。

　　日本要在以前依賴美國的定位系統(tǒng)領域，使自己開發(fā)的技術廣泛滲透到亞太地區(qū)，需要政府與企業(yè)進行緊密合作。