印度时间2013年7月1日23时41分,印度区域卫星导航系统IRNSS首颗卫星IRNSS-1A在印度东南部的萨迪什达万航天中心成功发射。这预示着印度区域导航卫星系统开始为印度及其边境周边1500~2000km范围内的陆地、空中和海洋用户提供精确定位、导航及授时服务。
印度IRNSS 系统由7颗卫星组成,空间信号可以覆盖整个印度,但从本质上来说,IRNSS 系统是一个典型的 GPS增强系统,它的信号体制必须与 GPS保持高度一致,其使用的扩频码也是和 GPS同一码组,并且必须向美国国防部申请授权。
尽管如此,IRNSS-1A卫星的成功发射还是让印度举国陷入狂欢之中。印度总理辛格马上发表讲话,称这是“印度空间技术发展的重要里程碑,志着印度进入了一个空间应用的新时代"。《印度时报》也发表评论员文章,称印度"通过发射7颗导航卫星,降低了对美国、俄罗斯导航服务的依赖。IRNSS系统兼具军用和民用职能,因此将推动印度科技飞速发展,提高印度在国际上的竞争力。”
印度上下为什么会对一颗导航卫星的成功发射而如此兴奋和激动呢?
从军事上说,卫星导航系统在现今世界的多次局部战争中取得了引人注目的战略和战术效果,特别是在1991年美国为首的多国部队对伊拉克的"沙漠风暴"中,当时尚未健全的GPS全球定位系统就已经大放异彩,让美军可以轻松的打击伊拉克境内的任何目标。从这次战争开始,卫星导航定位系统便被视为现代化战场上决定战争胜负的重要力量。
印军近年来充分认识到卫星定位技术对未来信息战的支撑作用,也有建设一支信息化军队的雄心,所以印度将发展中远程精确制导武器当作强军的重点,而这除了先进的军工技术外,卫星导航、制导能力更是不可或缺。拥有了自己的导航系统,将使印度现役的“烈火”系列中远程导弹不再依赖相对落后的红外制导等方式,而是能够完全依靠自己进行卫星制导,这种跃进几乎是天翻地覆的改变。
之前,印度没有自己的全球定位系统,不得不与美国和俄罗斯签订协议,使用美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统。这虽然在短期内可以满足印军的需求,但长期受制于人,显然不是梦想成为联合国安理会常任理事国的印度所甘愿的,更不要说如果有朝一日美、俄向印度关闭导航定位服务,后果不堪设想。
IRNSS系统由空间段、地面控制段以及用户段组成,其中空间段由7颗导航卫星组成导航星座。地面控制段包括控制主控站、系统时间基准中心、监测站、上行信号注入站以及系统数据通信网络组成。用户段是印度所有的军用和民用接收机,这些接收机可以安装在导弹、飞机、舰船等武器装备上,也可以安装在士兵的手持仪器中。
为了便于控制,印度区域导航卫星采用印度I-1K卫星平台设计,卫星主承力结构为复合材料中心承力筒,控制系统采用三轴姿态稳定设计,以确保太阳光线始终垂直于卫星太阳帆板。
IRNSS系统7颗卫星中,有3颗GEO卫星和4颗IGSO卫星。3颗GEO卫星定点于东经34°、83°和132°,4颗IGSO卫星处于两个轨道面上,覆盖范围为东经40°~140°和纬度±40°之间,可以为用户发播单频和双频导航信号,其定位精度优于10米。
IRNSS系统利用星载原子钟产生时间和频率基准信号,导航信号结构与GPS信号类似 ,都是利用相控阵天线播发S频段和L5频段两种导航信号,通过相控阵天线广播L频段和S频段信号导航。
印度IRNSS卫星导航系统虽然起步较晚,但IRNSS于2015年组网完成后,已具备全天候、高精度的自主导航能力,摆脱了对美国GPS系统的依赖,并且经过近年来星座的扩充调整,已发展为覆盖全球的卫星导航定位系统。
北斗卫星导航定位系统,是我国自主研发的、向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务的卫星导航定位系统,具有三大功能:实现快速定位、进行简短通信,以及精密授时。
北斗卫星导航系统由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。“北斗”水平定位精度为10m,差分定位的精度在2m以内,定位的响应时间在1秒以内,一次性定位的成功率达到95%以上。
北斗系统在2012年底正式开通服务以来,为全世界的用户提供了高精度的导航定位、短报文通信以及授时服务,北斗已经深入拓展到各个行业领域,突破了国外先进技术的垄断,占据了导航定位领域一定的市场份额,为我国的经济建设、国防建设及抢险救灾等发挥了重要作用。
北斗系统接下来的目标,是继续提升系统能力和服务性能,进一步推动高精度、高完好、导通融合等多样化特色服务在全球落地,为未来智能化、无人化发展提供核心支撑。
相比来说,印度IRNSS卫星导航系统起步较晚,目前处于卫星组网阶段,系统的定位精度在印度洋区域不大于20米,在印度本土及邻近国家定位精度不大于10米,比起北斗水平定位精度为10m,差分定位的精度在2m以内的水平,还有一定的差距。
不过,IRNSS先服务于印度次大陆,再向全球发展这种循序渐进的方式倒是非常明智的。这也是咱们“北斗”发展思路。从覆盖范围和技术水平来看,IRNSS系统同“北斗”均是可向全球性拓展的区域卫星导航系统,但是“北斗”2012年就已实现对亚太地区提供服务,就这个角度而言,“北斗”至少领先IRNSS系统5年。
同时,印度距离赤道较近,其受地磁环境影响较大,建立精确实时的电离层模型和对流层模型技术比较困难,所以目前印度将主要研究方向放在了对电离层、对流层模型的实时精确化研究上,暂时没有精力去实现星地时间同步等技术等核心技术的突破。
2018年,《国际航天》杂志指出,印度还不具备建立全球卫星导航定位系统的资金和实力,IRNSS也面临极大的技术难题,在原子时标准、星地时间同步等技术上,印度主要依靠与美、俄的合作。如果印度在这一核心技术上无法自主突破,IRNSS将无法实现它在军事领域中的战略意义。