提要
在GPS成为全球卫星导航定位霸主之道的启迪下，本文提出了增强“北斗政府网站”信息服务的下列建议：
1、严防我国某些网站误解北斗卫星导航系统，损坏它的声誉，“北斗网”应该图文并茂地深度解读北斗卫星导航系统；
2、组建专业工作小组，负责在轨北斗卫星技术参数的采集、分析和发布；
3、邀请卫星导航学家，在“北斗网”上做北斗卫星导航系统的系列讲座，提高不同行业用户的共识。
关键词：北斗卫星导航系统；GPS系统；GLONASS系统。


自去年12月27日我国正式宣告北斗卫星导航系统初步建成之后，国内外用户急需了解北斗卫星导航系统。直至写作本文时，我们在互联网上可以查阅到不少误解北斗卫星导航系统的中英文的论文和报道，而损坏北斗卫星导航系统的声誉，影响它的推广应用。这使笔者联想到北斗政府网站(http://www.beidou.gov.cn/)的作用问题。基于二十余年来获取GPS/GLONASS系统资料的经历，本文拟对如何增强北斗政府网站信息服务问题，提出下述建议，供参考。

1、我国某些网站误解北斗卫星导航系统之例



2012年3月18日，笔者在http://baike.baidu.com(百度百科)网上查阅到一篇长达一万九千余字的“北斗卫星导航系统”文章（笔者简称之为“北斗系统”），该文在“九、系统构成与工作原理”中，给出了今年2月25日发射的第11颗北斗卫星的工作状况；这说明，该文所用的资料是直至今年2月的。遗憾的是，该文的文字论述和插图均有多处错误；例如，“北斗卫星导航系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。¼¼”它错误地将北斗卫星导航试验系统的导航定位原理当成了北斗卫星导航系统(请见该文的图1、2)，实际上, 北斗卫星导航系统是采用被动式定位原理（如图1所示）；又如，错误地将星座当成了系统(请见该文的图3)，而且将GPS现行星座（详见笔者的北京科学出版社于2012年1月出版发行的【GPS卫星导航定位原理与方法】一书§2.3 GPS卫星工作星座的图2.3.3）错误地作为北斗卫星工作星座，该文称之为“北斗卫星导航系统示意图”（如图2所示）；等等。作为我国一个很有名望的网站，如此误解北斗卫星导航系统，实在令广大网民惊叹！它只能误导初学者，损坏北斗卫星导航系统的声誉。



再如，在互联网上检索到一篇关于北斗卫星导航系统的英文论文，它发表在我国某英文学术期刊Vol. 32, No.5,PP.679~689(2009)上，其题为“The Performance Comparison Between GPS and BeiDou-2/ Compass: a Perspective from ASIA”（笔者简称之为“性能比较”），该文中的表3列述了未来GNSS系统的基本参数(如图3所示)，且不论它对GPS、GLONASS和Galileo系统个别参数列述的不准确性，仅其中所列述的北斗卫星导航系统参数就很有些不妥之处；例如，北斗卫星星座包括：卫星数为27颗，坐标系是北京1954，时间系统为中国UTC。令人费解的是，一个卫星导航系统怎么能够采用参心坐标系，而且是我国早已弃用的第一代参心坐标系；据2008年6月中国测绘局网站报道，经国务院批准，根据《中华人民共和国测绘法》，中国自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系；怎么2009年后的北斗卫星导航系统仍旧采用我国第一代北京1954坐标系呢？！



类似上述“北斗系统”的文章和报道，网上还可查阅到不少，此处不一一予以列出。由上述两例看来，广大网民急需一个能够正确而全面介绍北斗卫星导航系统的网站。作为政府网站的北斗网(http://www. beidou.gov.cn/)，义不容辞地应该担当这个重任！
2、GPS/GLONASS系统相关网站所发布的信息值得借鉴
“北斗网”该发布北斗卫星导航系统的哪些信息呢?笔者认为，GPS/GLONASS系统相关网站所发布的信息是值得借鉴的。
1991年初春，笔者开始为来校的外国访问学者用英语讲授“GPS Technology”课程，正巧，我每月能够收到美国刚刚出版发行的“GPS World”期刊（赠阅），而能够及时地获悉GPS/GLONASS系统的发展近况和一些重要的技术参数。互联网在我国兴起后，我便通过它查阅了许多有价值的GPS/GLONASS系统资料，它们不仅丰富了我的授课内容，而且将它们很快就传播到亚非洲的一些国家。此处，我仅列举几例所获得的GPS/GLONASS系统参数。
   例1，GPS不同时钟的轨道误差。GPS卫星导航是工作于被动式定位原理，其成功的关键在于高度稳定的频率标准。为此，每颗GPS卫星必须安设高度精确的时钟，用以产生高度稳定的基准信号，确保被动式测距的高精度；因为1×10^-9sec的测时误差将导致30cm的站星距离误差。时钟的优劣主要表现在频率的稳定与否；实验证明，原子钟一般具有1×10^-12以上的频率稳定度，而保证3万年仅差1sec，甚至3百万年仅差1sec。绝大多数的GPS试验卫星（Block I）安设了铷原子钟或铯原子钟，仅PRN08试验卫星是用石英钟。美国国家大地测量局在80年末期对它们的稳定性作了较长时间的实验研究；表1比较了不同时钟的卫星轨道误差，铯钟导致的卫星轨道径向误差、切向误差和法向误差，远小于铷钟频率源；因此，铯钟是GPS卫星理想的频率源。

表1 GPS不同时钟的轨道误差

钟型	卫星 编号	切向误差/m		法向误差/m		径向误差/m
		平均值	均方值	平均值	均方值	平均值	均方值
石英钟	PRN08	21.0	10.9	20.0	8.3	10.0	4.8
铷 钟 (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
铯 钟 (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地面监控站的站坐标。GPS卫星全球定位系统是由三大部分构成：GPS卫星星座(空间部分)，地面监控系统(控制部分)和GPS信号接收机(用户部分)。GPS工作卫星所采用的地面监控系统，它包括一个主控站、三个注入站和五个监控站。主控站位于美国本上科罗拉多·斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中心（CSOC＝Consolidated Space Operation Center）；三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋的阿森松（Ascension）岛、印度洋的狄哥、伽西亚（Diego Garcia）和太平洋的卡瓦加兰（Kwajalein；这些地名采用我国传统译名）。五个监测站除了位于主控站和3个注入站之处的四个站以外，还在夏威夷设立了一个监测站；该五个监测站也叫做空军跟踪站(Air Force Tracking Station)；此外，还有美国国家图像制图局NIMA的7个跟踪站(NIMA Tracking Station)。这两者的站坐标如2所示。

表2 GPS监控站和NIMA跟踪站在WGS-84系中的坐标(G873，时元为1997.0)^*

站名	X (km)		Y (km)		Z (km)		ΔE (cm)	ΔN (cm)	Δh (cm)
GPS监控站的坐标
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监控站的坐标
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
*站坐标是天线相位中心的三维位置；G873 表示1997年1月29日定义的站坐标；G为GPS星期，873是星期数；G730表示1994年6月29日定义的站坐标；E，N和h分别表示东向、北向坐标和大地高；DE为EG730和EG873之差；余类推。 **此为G.(<2 Mar 97)的Diego站坐标，在G.(>2 Mar 97)时，Diego站坐标为X = 1916.197323 Km， Y= 6029.998996 Km，Z = -801.737517 Km

例3、GLONASS卫星工作星座的基本参数。2003年10月12日，第一颗GLONASS-M卫星入轨运行，并于2004年12月9日开始向广大用户发送导航定位信号；这标志着GLONASS现代化迈出了坚实的第一步。近年来，俄罗斯加速了GLONASS现代化进程，以致2012年6月20日GLONASS 在轨卫星达到31颗，其中24颗GLONASS卫星正常工作（详见表3所示），4颗卫星在轨备份，2颗卫星在轨维护，1颗卫星在轨测试。

表3 2012年4月13日24颗在轨工作GLONASSS卫星的基本参数

所处轨位	所在轨道	频道编号	GLONASS 编号	发射日期	开始导航 服务日期	在轨寿命 (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、增强北斗政府网站信息服务的建议
笔者与研究生们的交流中获悉，他们认为，目前“北斗网”的一般性而多处可获的信息多，缺乏技术含金量高而适应性强的资料，更不能够从该网站上获取到类似于上文所述的GPS/GLONASS卫星的技术参数，“北斗网”的现行信息服务急待改进之！为此，笔者提出下述建议，供研讨。
3.1 严防我国某些网站误解北斗卫星导航系统，损坏它的声誉，“北斗网”应该图文并茂地深度解读北斗卫星导航系统。
笔者认为，我国某些网站误解北斗卫星导航系统的原因，既有自己卫星导航专业知识有待提高的问题，又有难以获取北斗卫星导航系统专业信息的困扰。自2007年4月14日第1颗北斗卫星入轨运行以来，广大网民很难获取到北斗卫星导航系统的主要技术数据；例如，用几个载波频率发送导航信号，它们的民用测距码的名称及其特性，卫星导航电文的基本内容，等等。即使一些中国学者为国际学术会议提交的关于北斗卫星导航系统的英文报告，也存在许多不同的解读，网友们不知谁的数据是确切的。这怎么能够扩大北斗卫星导航系统的影响和应用呢？因此，一些网友专心致志于GPS，就不足为奇了！
3.2组建专业工作小组，负责在轨北斗卫星技术参数的采集、分析和发布。
笔者建议，“北斗网”也应该及时发布北斗卫星工作星座的工作状况；而且建议以表格形式列述下列栏目予以发布：卫星类型（MEO、GEO、IGSO）、发射日期、PRN编号、所在轨道、卫星时钟类型、开始工作日期、中止工作日期和备注（如该卫星在测试中或该卫星在维护中等项）。
值得一提的是，俄空局的信息分析中心还在互联网上发布GLONASS卫星的历书（Almanac）；我们用这些历书数据，可以预报本地区24小时能见到的GLONASS卫星数；例如，在北纬30^°21’、东经114^°10^，、高程为40m的测站（武汉）上，2012年3月31日，最少能见到12颗GLONASS卫星，最多能见到19颗GLONASS卫星。由此看来，“北斗网”上发布北斗卫星历书也是值得考虑的。
3.3 邀请卫星导航学家，在“北斗网”上做北斗卫星导航系统的系列讲座,提高不同行业用户的共识。
依笔者的一孔之见，GNSS卫星导航技术涉及伪噪声编码技术、卫星轨道理论、微波与天线、锁相环路技术、数字通信技术、微电子技术、计算机技术、现代数据处理技术和大地测量技术等诸多学科，换言之，它是一种综合性的高新技术。而卫星导航又广泛用于我国的测绘、地震、石油、海洋、航空、航天、地质、交通、航道、水利和渔业等诸多行业。不同行业的用户往往从各自的专业角度去解读GNSS卫星导航技术；例如，笔者曾遇到这样一位提问的听众：当我演讲到Galileo卫星开普勒6参数时，他说，不是“开普勒”，应该是“多普勒”。我答曰，是“Johannes Kepler”（开普勒），不是“Christian Doppler”（多普勒）；如你有兴趣，请阅读我的【GPS卫星导航定位原理与方法】一书的第二章第一节《导航卫星的正常轨道》。会后得知他是电子工程专业的硕士研究生。由此看来，不同专业的用户往往习惯性地从自己的专业角度去解读GNSS卫星导航技术；为防御类似问题发生，邀请卫星导航学家，在“北斗网”上做北斗卫星导航系统的系列讲座，也许是一种有效措施。

4、结束语

我国是世界上最快的移动通信、最多的互联网用户和最大的汽车产销市场，在这三大市场中，GPS技术已成为卫星导航定位的霸主，在一段较长的时期内，“北斗”难以将它逐出；不仅如此，GPS技术已经进入我国平民百姓家，成为老人和小学生安全行踪的“守护者”。综观GPS成为全球卫星导航定位霸主之道，笔者认为，与其强化信息服务、实时发布GPS系统技术参数是密不可分的；在其启迪下，提出了如上文所述的增强“北斗网”信息服务的三点建议，供研讨！



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作者简介：
刘基余，现任武汉大学测绘学院教授/博士生导师，兼任美国纽约科学院(New York Academy of Sciences)外籍院士、中国电子学会会士。他的主要研究方向是 GNSS卫星导航定位/卫星激光测距技术，在国内外30余种中英文学术期刊上发表了250余篇相关研究论文，独著了(北京)科学出版社于2012年1月出版发行的【GPS卫星导航定位原理与方法】一书。他的主要业绩已分别载于美国于2001年出版发行的〖世界名人录〗( Who's Who in the World )、美国于2005年出版发行的〖科技名人录〗( Who's Who in Science and Engineering )和中国科学技术协会于2007年出版发行的〖中国科学技术专家传略〗工程技术编【电子信息科学技术卷2】等五十多种国内外辞书上。