2013年08月21日14:51
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利用准天頂衛星系統的“日本版GPS”開始走向實用化。日本計劃2018年度之前發射4顆衛星，並全面投入運用。該系統的定位誤差僅為數厘米，為汽車及農業機械等的自動駕駛開辟了道路。
“要在日本及亞洲其他地區推廣，強大的國際競爭力十分重要。希望相關產業能夠不斷推進技術創新。”
7月26日，旨在推進准天頂衛星系統運用的日本產學合作組織“高精度衛星定位服務應用促進協議會”（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人士發出了這樣的呼吁。
日本自主開發的定位衛星——准天頂衛星系統與美國運營的GPS（全球定位系統）組合使用后，定位精度比單獨使用GPS時更高。這種系統被稱為“日本版GPS”，該系統不僅可提供比原來更為准確的位置信息服務，還有望成為實現汽車及農業機械等自動駕駛的核心技術之一。
2010年9月，首顆准天頂衛星“引路號”發射升空，開始試驗性地利用一顆衛星進行定位。日本政府打算在2018年之內全面啟動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、農業、防災和通信等多種行業約200家企業和團體加盟QBIC。
今后，以海外推廣及實現標准化等為宗旨的4個工作組，將致力於推動使用日本版GPS的服務及設備實現實用化並得以普及。
從“天頂”輔助GPS
准天頂衛星是指，在與位於赤道上方的地球靜止軌道有一定夾角的“准天頂軌道”上運行、一天中有幾個小時停留在特定地區上空的人造衛星。從日本本土來看，該衛星系統中始終有一顆衛星停留在天頂附近，所以被命名為“准天頂”衛星系統。如果投影到地面上，該衛星系統的軌跡呈現在亞洲和太平洋上不對稱的8字形，這也就是該衛星系統的覆蓋區域。可將該系統的信號與由美國運營、圍繞地球運行的約30顆GPS衛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衛星與地面的仰角為30∼50度，因此，在很多情況下，其發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。
要准確定位，必須同時從4顆以上的衛星接收定位信號。但在有的位置或某個時間段，隻有很少的衛星可以利用，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。
而准天頂衛星幾乎位於地面使用者正上空的位置，因此衛星發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機構（JAXA）宣傳部長寺田弘慈強調：“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也能實現准確度較高的定位。”
無人農業機械可完成精密的農田作業
組合使用GPS和准天頂衛星的定位信號，可使定位誤差減小至數厘米。為了完全利用其出色的定位性能，日本業界已開始開發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合收割機完成耕地、播種和撒農藥等作業，這樣的實証試驗已開始在北海道士別市和芽室町的農場實施。無人農業機械由北海道大學和洋馬聯合開發。
士別市已於5月成功使用無人農業機械耕作了約6.8公頃的大面積水田，計劃9月份使用無人農業機械完成收獲作業。
芽室町則使用無人農業機械在約一公頃大的農田中種植大豆，完成了從整地到播種的一整套作業。此外還在7月中旬開始了使用無人農業機械撒農藥的試驗。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和准天頂衛星的定位信號，可以實現准確的田間作業所必需的穩定定位及高精度。無人農業機械也能安全地完成精密的作業。”該大學力爭2015年成本完成實用化。
誤差不到GPS的五分之一
城市地區也在進行這方面的實際驗証。比如，已在高樓林立的東京新宿証實，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。
而關於定位誤差也已証實，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。而使用工業用大型接收器時，誤差可降至數厘米水平。
今后，日本將陸續發射准天頂衛星，使其數量不斷增加。2011年9月，日本政府內閣會議做出決定，在2020年之前再發射3顆衛星，建成由4顆衛星組成的系統。
日本內閣府宇宙戰略室參事官野村榮悟稱，在這一決定下，“准天頂衛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先項目”。具體計劃為，在2017年3月之前發射2號衛星，2017年5月之前發射3號衛星，2017年7月之前發射4號衛星。從2018年度開始全面啟用由4顆衛星構成的系統。
2012年度以后的5年內，日本的人造衛星開發等預算為503億日元。三菱電機已獲得衛星制造訂單，地面管制系統的構建和管理由NEC等出資的特殊目的公司“准天頂衛星系統服務公司”負責。發射4顆衛星是為了實現24小時不間斷的定位。准天頂系統中，一顆衛星每天覆蓋日本上空的時間隻有約8小時。因此，要實現24小時不間斷使用，軌道上最少要有三顆衛星。
除了這三顆衛星之外，還需要准備一顆發生故障時的備用衛星。因此，總共需要4顆衛星。野村參事官透露：“計劃在4顆衛星中設置一顆靜止衛星。”
據稱，盡管時間尚未確定，但構建4星體制之后，日本還計劃再增加3顆衛星，使准天頂衛星達到7顆。這樣的話，即便不與美國的GPS並用，隻使用日本的准天頂衛星系統，也可實現高精度單獨定位。
由於該系統的衛星軌道覆蓋亞太地區，因此，日本政府還打算在海外推廣使用該衛星的定位服務，並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証試驗的IT（信息技術）農業、便攜終端及汽車等領域，到2020年，准天頂衛星在亞太地區可帶來約4萬億日元的經濟效應。
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建自己的定位衛星，目的是讓其他國家和地區使用自己的衛星，從而在該領域佔據霸主地位。因為衛星與軍事密切相關，各國都下了大力氣。
日本要在這種形勢下獲勝，不僅在基礎設施方面要在目標的2018年度之前建立起全面運用體制，還要普及使用日本版GPS的車載導航儀等設備，並開發出將衛星系統應用到自動駕駛等領域的技術。 （日經技術在線！ 供稿）
