印度區域衞星導航系統：獨立自主，尋求突破_風聞

作者：蘭順正

首發自：《中國航天報》

近日印度防務新聞網發佈消息稱，印度將為印度區域導航衞星系統（NavIC）建造五顆更加先進的導航衞星。文章指出，至少需要7顆衞星才能保證印度區域導航衞星系統全面運作、提供準確實時數據和授時服務，還應部署兩顆備用衞星待命。而該消息也使得NavIC再次成為焦點。

印度的獨立導航之路

時至今日，衞星導航系統已經變得不可或缺，如美國的GPS在軍事和民用方面均發揮出了重要的作用，而世界各國也紛紛效仿其建立自己國家的衞星導航系統，印度也不例外。最初，由於技術相對比較落後，為了獲得衞星導航在軍事方面的使用，印度選擇與其他國家進行合作。但是長遠來看，導航系統的主動權不掌握本國手中，在關鍵時期就容易受制於人，相關國家可能會關閉本國的導航定位服務或降低導航定位服務精度，甚至注入虛假的定位信息，由此可能造成巨大損害。如1999年印度與鄰國巴基斯坦爆發的“卡吉爾衝突”，印度方面曾向美國請求利用GPS獲得位置信息，但是遭到了美國的拒絕。至此，印度真切的體會到與其他國家進行合作並不長遠，決定開發自主區域衞星導航系統，實現不依靠其他國家衞星導航系統的、獨立的區域導航定位能力。

2006年5月，印度政府批准了IRNSS（Indian regional navigational satellite system,）項目，由印度空間研究機構（ISRO）開發區域衞星導航系統。2013年7月2日印度開始發射第一顆導航衞星IRNSS-1A，2018年4月12日成功發射了第8顆導航衞星IRNSS-1I，這期間一共發射了9顆組網衞星，其中2017年8月31日發射的IRNSS-1H導航衞星，由於整流罩未能分離導致無法入軌，該次發射宣告失敗，因此目前在軌服務的導航衞星為8顆。2016年4月 29日，在印度成功地發射第7顆導航衞星後，印度總理納倫德拉·莫迪宣佈，將 IRNSS 更名為“納維克（NavIC）”，NavIC 在梵語中表示“領航者”或者“舵手”，而ISRO又將其解釋為“ Navigation with Indian Constellation（印度星座導航）”的縮寫

區域性覆蓋的NavIC

與其它衞星導航系統一樣，NavIC也分為空間段、地面段及應用終端三部分。

NavIC的空間段由 7 顆導航衞星組成，其中三顆為GEO衞星，四顆為IGSO 衞星，三顆 GEO軌道衞星分別定位於 34°E、83°E 和 132°E 處；四顆IGSO 衞星部署在兩個軌道面上，其軌道傾角均為29°，升交點赤經分別為135°E和 310°E，衞星的地面軌跡在赤道兩側對稱分佈，這樣在印度本土區域內，連續可見的NavIC衞星數目為7顆。另外，空間段還有一顆星載原子鐘失效的IGSO衞星IRNSS-1A，已經無法作為導航衞星使用，所以現在用來發播短報文。用IRSNN-1A 發送短報文的流程為：在發送短報文前，先要向ISRO 導航中心（INC）申請註冊，註冊用户通過互聯網將需要發送的短報文發送到INC，INC通過導航軟件 對需要發送的短報文分配身份標識號（ID），然後進行編碼；INC將編碼後的短報文發送到IRNSS-1A衞星上，IRNSS-1A衞星再用L5頻率將短報文廣播出去；持有專用短報文接收機的授權用户，可以接收到這些短報文，通過解碼即可以閲讀這些短報文。

NavIC系統地面段負責星座的維護與運行，如監測星座的運行狀態、給出衞星軌道參數修正值，注入導航數據等。包括9個衞星控制地球站(SECS)、2個導航中心(INC)、2個衞星控制中心(SCC)、17個測量與完好性監測站(IRIMS)、2 個時間中心(IRNWT)、4 個CDMA測距站（IRCDR) 、2個數據通信網(IRDCN) 以及1個激光測距站(LRS) 等。

印度建立NavIC系統目的是為服務區域內的用户提供獨立的定位、導航和授時（PNT）服務，系統服務區域可以分為兩個區域，首要服務區和次要服務區。首要服務區主要包括印度本土及周邊1500公里範圍的區域，該系統計劃在首要服務區域將為用户提供優於10米的位置服務。次要服務區是系統的擴展區域，包括我國境內大部分地區、東南亞各國、澳洲西部、非洲東部和東歐等地區，該系統在次要服務區域預計位置服務精度在20米左右。同時NavIC系統可以提供海洋陸地航空導航、遠程通訊、信息傳輸公共安全、勘測和大地測量數據處理、災害管理，以及為旅遊者提供導航等服務。另外NavIC還為用户提供授權服務，服務對象主要為印度政府部門，其中軍方是最重要的用户，可視作NavIC的軍用加密信號，該服務的具體設計精度目前仍處於保密狀態。

仍在改進的NavIC

目前，NavIC 系統發展存在兩個主要問題。

一方面，印度雖然建立了屬於自己國家的衞星導航系統，但NavIC系統的許多關鍵技術仍然依賴於其他國家，例如：星載原子鐘是衞星導航系統的核心，星載原子鐘只有具備了“高精度、高穩定性、高可靠性”的特徵，才能夠為用户提供可靠的導航服務。但是之前NavIC的所有星載原子鐘都是從瑞士精密儀器製造商斯佩克特拉·泰姆公司購買的銣原子鐘，在NavIC的每一顆衞星上都安裝了三台銣原子鐘，其中一台原子鐘為主鍾，兩台為備份鍾。ISRO從該公司一共採購 45台銣原子鐘，全部用到了NavIC的導航衞星及其備份衞星上，但是2016年 NavIC系統完成星座部署之後，星載原子鐘就出現過故障。如2017年1月30日，IRSNN-1A上的三台銣原子鐘全部失效，因此同年8月31日印度發射備份衞星 IRNSS-1H用來取代IRNSS-1A衞星，最終以失敗告終，直到2018年4月發射第 8 顆IRNSS-1I衞星才成功替換了IRNSS-1A。此次按照印度空間研究組織的消息，5顆新導航衞星中第一顆建造工作已接近完成，可能會於12月或明年3月底之前發射，而這顆衞星攜帶的4個原子鐘將包括一個印度研發的desi原子鐘。由此也不難看出印度希望在關鍵核心技術上有所突破，以真正擺脱對於他國依賴的嘗試和努力。

另一方面，NavIC系統導航信號選用了L5和S頻段，避免了與其他導航系統之間信號干擾問題，但同時對NavIC系統融入全球衞星導航系統這個大家庭產生了不利的影響。目前，印度正在研發L1頻段的“標準定位服務”信號（GPS、GLONASS等系統均計劃播發該信號），採用複合二進制偏移載波（MBOC（6,1,1/11））調製方式，以更好地與他國衞星導航系統兼容。