GPS Doomsday—關(guān)于GPS崩潰論的深度訪談

----專訪思博倫通信衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)部亞太銷售總監(jiān)Andrew Addy先生

C114 6月17日特稿（于藝婉）近期美國(guó)政府關(guān)于GPS在未來3年中可能接近崩潰的公開警告一時(shí)間成為了國(guó)內(nèi)各大媒體廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。“失效、崩潰、末日”，一個(gè)個(gè)強(qiáng)烈的字眼沖擊著人們的眼球，這一警告背后究竟有什么前因后果？背景故事？“崩潰”的可能性究竟有多大？業(yè)界又將如何謀劃應(yīng)對(duì)之策？

近日，借思博倫通信衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)部亞太銷售總監(jiān)Andrew Addy先生來華訪問之際，C114對(duì)這位在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域工作超過了22年的專業(yè)人士進(jìn)行了獨(dú)家采訪，就“GPS末日論”這一話題及其它相關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航方面的問題進(jìn)行了深入的交流。

思博倫通信衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)部亞泰銷售總監(jiān)Andrew Addy先生

10多年前的一項(xiàng)決策可能導(dǎo)致了今天的結(jié)果

C114: Addy先生，首先感謝您接受C114的采訪，最近關(guān)于GPS系統(tǒng)有可能在2010年“崩潰“的報(bào)道在中國(guó)引起了廣大讀者的極大關(guān)注，請(qǐng)問究竟是什么原因?qū)е铝诉@樣的結(jié)果？

Addy: 美國(guó)政府這一公開警告在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域引起了極大的轟動(dòng)，對(duì)其背后的目的也有不同的解讀，這里我們暫且不論，我僅就技術(shù)上來給大家做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。另外，5月12號(hào)，<GPS WORLD>(注：期刊名)發(fā)表了題為“GPS at Risk: Doomsday 2010”的文章，對(duì)美國(guó)政府的報(bào)告及其影響的前因后果給出了比較詳盡的描述，感興趣的讀者可以去看一看。
實(shí)際上，“崩潰論”或“末日論“的緣由或者是10多年前的一項(xiàng)決策而導(dǎo)致的，當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍可能從引入競(jìng)爭(zhēng)、節(jié)省成本的角度考慮，通過招標(biāo)方式最終決定將其GPS-IIF衛(wèi)星的研制及生產(chǎn)合同授予新的承包商，然而現(xiàn)實(shí)的結(jié)果是IIF衛(wèi)星的預(yù)算不僅已經(jīng)被突破，并且在研制及發(fā)射計(jì)劃整整延遲了近3年時(shí)間的情況下（預(yù)計(jì)第一顆IIF衛(wèi)星將于2009年11月發(fā)射升空），IIF衛(wèi)星的可靠性依然面臨“顯著技術(shù)問題”的挑戰(zhàn)。

GPS衛(wèi)星是分階段實(shí)施的，新的衛(wèi)星按計(jì)劃被不斷發(fā)射上天，并逐步替代太空中失效的衛(wèi)星，當(dāng)前運(yùn)行的主力衛(wèi)星是所謂的IIA，IIR及IIR-M型，其后續(xù)即為IIF型，正如羅馬不是一天建成的，新的GPS衛(wèi)星也不能在一夜之間解決其面臨的問題，鑒于IIF衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間段大致為2010～2013年，考慮到它當(dāng)前顯著的不確定性，意味著未來3年，如果IIF不能及時(shí)正常的工作，而當(dāng)前工作中的在軌衛(wèi)星出現(xiàn)故障的話（編者注：這是很可能發(fā)生的事情，因?yàn)樽钔戆l(fā)射的IIA衛(wèi)星也已經(jīng)工作了至少12年），那么未來的某個(gè)時(shí)刻，GPS星群數(shù)量可能會(huì)降到其設(shè)計(jì)臨近點(diǎn)的24顆衛(wèi)星，甚至到最差的18顆衛(wèi)星的水平。這時(shí)GPS全球?qū)Ш降哪芰鸵蟠蛘劭哿?。因此有了上述美?guó)政府的警告及媒體有關(guān)GPS“崩潰”或“末日”的報(bào)道。

C114: 如果GPS失效的情況發(fā)生，會(huì)有哪些行業(yè)或用戶首當(dāng)其沖的受到影響？

Addy: 如果出現(xiàn)這樣的情況，首先要擔(dān)心的可能是非美地區(qū)，例如歐洲、亞洲的用戶，因?yàn)橐坏O端情況出現(xiàn)，美國(guó)可以通過衛(wèi)星變軌等所謂“管制”手段，力求保持其所關(guān)注地區(qū)的服務(wù)水平如美國(guó)本土及中東地區(qū)等。這在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中是真實(shí)發(fā)生過的事情。當(dāng)時(shí)歐洲的斯堪的納維亞地區(qū)、澳大利亞及中國(guó)的西部的信號(hào)都受到了影響。這恐怕也是其后歐盟決定發(fā)展自己的伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的緣由之一。

從技術(shù)的角度說，衛(wèi)星數(shù)量的減少，將增加定位的難度和精度。其影響包括：

1.洲際的商業(yè)飛行可能會(huì)受到很大的影響

2.美國(guó)的E-911系統(tǒng)的位置響應(yīng)會(huì)受到影響，尤其是那些救援當(dāng)中最需要精確定位響應(yīng)的區(qū)域如山區(qū)、叢林、市區(qū)等

3.一些軍事用途方面會(huì)受到服務(wù)水平下降的影響

其實(shí)，常常是我們根本就沒有意識(shí)到我們身邊的GPS應(yīng)用，例如GPS的授時(shí)應(yīng)用，很多通信網(wǎng)絡(luò)就在利用GPS作時(shí)間同步。GPS的時(shí)間精度可以到納秒級(jí)，因?yàn)槲覀冎?，要測(cè)準(zhǔn)位置，高精度的時(shí)間是系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。我們知道，GPS衛(wèi)星的信號(hào)大約僅需1/15秒即能從空間軌道到達(dá)地面。對(duì)于以每秒30萬公里傳播的電磁波而言，傳輸時(shí)間上一個(gè)微秒（百萬分之一秒）的誤差，就會(huì)導(dǎo)致位置上大約300米的誤差。

Multi-GNSS，趨勢(shì)化的應(yīng)對(duì)之策

C114: 如果情況真的出現(xiàn)的話，后果好像很嚴(yán)重了，那么業(yè)界有什么針對(duì)性對(duì)策嗎？

Addy: 美國(guó)當(dāng)然也提出了若干應(yīng)急措施，比如加快/提前三代BLOCK III GPS衛(wèi)星的研發(fā)和發(fā)射；啟用已退役的但依然在軌的衛(wèi)星從新服役；研發(fā)簡(jiǎn)化版三代衛(wèi)星等。

不過最好不要把雞蛋放在一個(gè)籃子里，所以大家可能都認(rèn)同一種趨勢(shì)，而我們近期也觀察到了這一趨勢(shì)轉(zhuǎn)變的明顯跡象，即Multi-GNSS系統(tǒng)將要出現(xiàn)。當(dāng)前最現(xiàn)實(shí)的方案是GPS/GLONASS雙模系統(tǒng)會(huì)首先出現(xiàn)。因?yàn)槟壳癎LONASS是最接近全天候工作的GNSS系統(tǒng)，當(dāng)前已經(jīng)有18顆GLONASS衛(wèi)星分布在其預(yù)定的3個(gè)軌道面上，距離全天候工作的要求只差3顆，而俄羅斯承諾將于2009年底以前完成21顆衛(wèi)星的部署。如果真的及時(shí)出現(xiàn)商業(yè)化的雙模系統(tǒng)，那么上述“末日論”景象出現(xiàn)的概率就會(huì)大大降低了。

C114：我們注意到GNSS這個(gè)詞，它是什么的縮寫？一般的讀者對(duì)GPS已經(jīng)耳熟能詳了，但GNSS對(duì)大多數(shù)人還是一個(gè)陌生的詞匯，能否具體解釋一下。

Addy: GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫，（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的縮寫）這樣大家就清楚意思了，這是一個(gè)更通用的名稱，我相信未來使用的頻度會(huì)越來越多。而美國(guó)的GPS、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗及俄羅斯的GLONASS都是GNSS之一。而Multi-GNSS就是指一套系統(tǒng)中可以同時(shí)接收及處理2個(gè)或以上的GNSS的信號(hào)。

C114：對(duì)于雙?；騇ulti-GNSS的出現(xiàn)，好處在哪里？挑戰(zhàn)是什么？市場(chǎng)化的瓶頸在哪里？

Addy: 簡(jiǎn)單的說，你頭上可見的衛(wèi)星數(shù)多了。比如現(xiàn)在單獨(dú)的GPS接收機(jī)，一般視界內(nèi)可能看到8顆衛(wèi)星，在所謂的城市峽谷(Urban Canyon)其視界里可能只有3至4顆衛(wèi)星，這樣要定位就比較困難，如果是雙?；騇ulti-GNSS系統(tǒng)，則可視衛(wèi)星數(shù)量大大增加，從而改善定位服務(wù)的水準(zhǔn)。其次，Multi-GNSS可以提高全球衛(wèi)星導(dǎo)航的覆蓋率。因設(shè)計(jì)使然，一般而言GPS的良好定位范圍為北緯55度到南緯55度之間，而GLONASS由于俄羅斯的地域特點(diǎn)，其系統(tǒng)覆蓋范圍可以從北緯60度到南緯60度。[!--empirenews.page--]

一個(gè)成熟的Multi-GNSS接收系統(tǒng)，需要解決許多技術(shù)問題，就比如GPS和GLONASS系統(tǒng)，各自使用不同的大地坐標(biāo)系，不同的時(shí)鐘系統(tǒng)，不同的大氣模型，那么如何將這些統(tǒng)一起來？是研發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)之一。

量產(chǎn)、低價(jià)格的Multi-GNSS芯片是目前市場(chǎng)化的瓶頸，其實(shí)在GNSS的專業(yè)市場(chǎng)，早已經(jīng)有支持GPS/GLONASS的雙模系統(tǒng)，只是其芯片的價(jià)格大約在500美元/片，這樣的價(jià)格是不適用于商用市場(chǎng)的。

好在許多傳統(tǒng)GPS芯片的主要供應(yīng)商早在9個(gè)月至1年前就在著手研究Multi-GNSS的可行性，經(jīng)過這次事件，我們發(fā)現(xiàn)那些先前沒有計(jì)劃的芯片供應(yīng)商也開始跟進(jìn)Multi-GNSS的研發(fā)，如果這樣的芯片出現(xiàn)，則每片的價(jià)格可能會(huì)降低到5美元，以達(dá)到車載系統(tǒng)或手機(jī)等商業(yè)平臺(tái)能夠接受的價(jià)格水平。

測(cè)試及應(yīng)用

C114: 那么思博倫通信作為GNSS仿真器生產(chǎn)商，對(duì)市場(chǎng)Multi-GNSS的測(cè)試需求準(zhǔn)備好了嗎？

Addy: 思博倫通信在GNSS測(cè)試方面已經(jīng)積累了20多年的經(jīng)驗(yàn)，我們的仿真器產(chǎn)品事實(shí)上是GNSS測(cè)試領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，思博倫的GPS/GLONASS雙模系統(tǒng)早在1997年就已經(jīng)交貨給用戶，而GALILEO系統(tǒng)也在2005年就出現(xiàn)了，目前我們還不能提供北斗系統(tǒng)的仿真，是因?yàn)楸环Q為ICD的導(dǎo)航數(shù)據(jù)規(guī)格還沒有公開，一旦公布，我相信我們會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)提供用戶北斗的仿真器。
有意思的是，在美國(guó)政府的報(bào)告中，歸納2010年可能出現(xiàn)“崩潰”的另一個(gè)不可忽視的原因是對(duì)于IIF衛(wèi)星提供的新型GPS信號(hào)，美國(guó)空軍還沒有“同步性“的更新與之匹配的下一代的地面控制系統(tǒng)及足夠數(shù)量的接收機(jī)，這可能會(huì)導(dǎo)致其軍隊(duì)用戶無法使用新的GPS信號(hào)。

C114: 如果說GPS、GLONASS的衛(wèi)星都已經(jīng)在那了，為什么我們不直接利用天空的衛(wèi)星來驗(yàn)證我們的系統(tǒng)？

Addy: 這只是產(chǎn)品研發(fā)過程中“似是而非”的一個(gè)問題，真實(shí)天空的信號(hào)每時(shí)每刻都在變化中，一個(gè)不可控的、不可重復(fù)的信號(hào)很難成為研發(fā)或驗(yàn)證產(chǎn)品鏈條上Yes or No, Pass or Fail的客觀判據(jù)。
另一個(gè)重要方面和上面提到的“同步性”相關(guān)，比如GPS現(xiàn)代化將提供新的民用碼C碼，從競(jìng)爭(zhēng)的角度看，你不可能等到天空中C碼進(jìn)入full operation狀態(tài)才開始研發(fā)你的接收機(jī)，那樣就落在你競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的后面了。

C114: 最后一個(gè)問題，中國(guó)的3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正在如火如荼的開展，3G網(wǎng)絡(luò)是否會(huì)催化基于位置應(yīng)用的發(fā)展？歐洲或北美有沒有基于衛(wèi)星導(dǎo)航的有趣的應(yīng)用那？

Addy: 3G網(wǎng)絡(luò)提供了高速的數(shù)據(jù)通道，這為新型電子產(chǎn)品及應(yīng)用服務(wù)的出現(xiàn)提供了良好的物理基礎(chǔ)。例如城市的智能交通管理，強(qiáng)制性的E-911等，我這里還有一些其他地區(qū)有趣的應(yīng)用，希望給讀者一些啟發(fā)。

例如德國(guó)貨運(yùn)卡車的收費(fèi)是通過其GPS軌跡來定的；新加坡公共汽車的計(jì)費(fèi)也是通過GPS路徑長(zhǎng)短的計(jì)算自動(dòng)完成的；而英國(guó)保險(xiǎn)公司的應(yīng)用也非常有趣，他們利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)來評(píng)估長(zhǎng)途司機(jī)休息、剎車、超速等駕駛行為，進(jìn)而可以針對(duì)不同類型的司機(jī)提供差異化的保險(xiǎn)費(fèi)率；再有澳大利亞的交通管理部門則是按照GPS顯示的信息來評(píng)定司機(jī)的駕駛路徑是否違規(guī)，以對(duì)其載貨量多少進(jìn)行獎(jiǎng)懲等等。

有觀點(diǎn)稱，基于位置的服務(wù)是下一個(gè)可以產(chǎn)生創(chuàng)新型應(yīng)用的領(lǐng)域，而3G網(wǎng)絡(luò)也需要更多“粘性”的應(yīng)用來鎖住客戶。這一切都是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)，讓我們拭目以待吧。

C114: 非常感謝您接受我們的采訪

Addy: 謝謝

Andrew Addy先生簡(jiǎn)介：

Andrew Addy先生現(xiàn)任思博倫通信衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)部亞太銷售總監(jiān)，他在GNSS領(lǐng)域的工作經(jīng)歷超過了22年，其最早的職責(zé)是產(chǎn)品工程師，其后于2001年轉(zhuǎn)向負(fù)責(zé)亞太的銷售工作。

Addy先生目前居住于英國(guó)，并曾短暫生活在美國(guó)及法國(guó)

Addy先生1976年畢業(yè)于英國(guó)的樸茨茅斯大學(xué)