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“伽利略”全球卫星导航系统介绍

轨鉴定阶段

“伽利略”计划又划分为论证、研制与在轨鉴定和全面部署与运行三个阶段。论证阶段于2003

年完成，形成了系统的基本技术指标。研制与在轨鉴定阶段于2003年底启动，目标是利用由4

颗卫星组成的简化星座和一系列相关地面站来实现对系统的在轨鉴定。4颗星是保证能在试验位

置得到确切定位和授时信息的最低卫星数。该阶段之初还要发射上述的两颗试验卫星。随后，

整个计划将迈入部署阶段，包括建成整个地面基础设施网络和发射星座中剩余的26颗卫星。

“伽利略”星座中的每颗卫星都将广播精确的时间信号、星历和其它数据。优化后形成的额

定星座技术指标为：1）圆形轨道（卫星高度23222公里）；2）轨道倾角56度；3）三个间隔均匀

的轨道面；4）每个轨道面上均布9颗工作星；5）每个轨道面设一颗备份星（也发射信号）。卫

星重700公斤，功率1.6千瓦。卫星绕指向地球的轴线旋转，以使太阳阵总能面向太阳，从而最

大限度地获取太阳能。卫星底面上的天线总是指向地球。卫星平台尺寸为2.7米×1.1米×1.2米，

太阳翼翼展为13米。

卫星的组成情况为：1）L波段天线，用于在1.2～1.6吉赫的频率范围内发射导航信号。2）

搜救天线，可从地球上的信标机处获取遇险信号，尔后发送给地面站，供其转发给当地救援部

门。3）C波段天线，用于从各“伽利略”上行站接收包含任务数据的信号。这些数据包括用于使

星钟与地基基准时钟同步的数据以及含有每颗卫星工作状况信息的完好性数据。完好性信息被

纳入导航信号中，向用户发送。4）作为遥测、跟踪与指令分系统一部分的两部S波段天线。它

们向地面控制部门发送有关有效载荷和星体的星务管理数据，并接收卫星控制和有效载荷操作

指令。两部S波段天线还接收、处理和发送能以几米的精度测定卫星高度的测距信号。5）红外

地球敏感器和精太阳敏感器（FSS），均用于帮助卫星保持对地定向。红外地球敏感器通过探测

深空与地球大气的冷热反差来工作，精太阳敏感器是可见光探测器，可测量其安装基座与入射

阳光间的夹角。6）激光后向反射器，用于反射由地面站发射的激光束，从而以几厘米的精度测

定卫星高度。激光后向反射器每年大概只需使用一次，原因是利用S波段天线测距信号得到的测

高精度已足够高。7）空间散热器，是能把星体内设备产生的废热散发到深空中的热交换器，可

使各装置保持在其工作温度范围之内。

星体内有效载荷的组成情况是：1）一台无源脉泽钟，用作星上的主钟。它是一种原子钟，

利用氢原子内的超稳1.4吉赫转变过程来测定时间，12小时误差小于0.45纳秒。2）一台铷钟，供

主钟失效时使用，12小时误差小于1.8纳秒。卫星实际上有4台时钟，每种两台，但在任何时间

上每种都只有一台在工作。正常情况下，工作中的主钟会生成用以产生导航信号的基准频率。

若主钟失效，工作中的铷钟会立即接替它，另两台备份钟也将启动。如失效主钟所存在的问题

只是出于自身原因，那么另一台主钟将在其已全面运行之时于几天后接替那台铷钟。该铷钟随

后将保持待机状态或重新作为备份。采取这种方式，因为有4台星钟，“伽利略”卫星将确保能不

间断地生成导航信号。3）星钟监控装置，提供4台时钟与导航信号发生器之间的接口。它把信

号从工作主钟传送到导航信号发生器，并保证主钟和热备份钟所产生的频率是同步的，从而使

该备份钟能在主钟失效时立即接替它。4）导航信号发生器、频率发生器和上变频器，可利用来

自星钟监测装置的输入信息及来自C波段天线的上行导航与完好性数据生成导航信号。这些导

航信号被转换到L波段，以便向用户广播。5）远置终端单元，是各有效载荷单元与星上计算机

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之间的接口。

星体内服务舱的组成情况是：1）太阳阵驱动机构，用于太阳阵与星体的连接，并用于缓慢

转动太阳阵，以使阵面能随时保持与阳光垂直。2）陀螺仪，用于测量卫星的转