日本版GPS「引路」衛星，開闢一個新的世界

2017年10月10日，日本成功發射了搭載著用於構建日本版衛星定位系統的準天頂衛星「引路」4號機。至此，準天頂衛星系統形成了4星運行體系，並將於2018年度開始提供定位服務。在當今社會的各種生產活動和人們的日常生活中，通過衛星信號準確掌握身處位置的衛星定位服務已經不可或缺。準天頂衛星系統可以提供誤差僅數公分的高精度定位資訊，將在衛星定位領域開闢一片嶄新的天地。

實現穩定的高精度定位

美國的GPS（Global Positioning System）、蘇聯的GLONASS、歐洲的GALILEO和中國的北斗都是覆蓋全球的衛星定位系統，而日本的準天頂衛星系統則是與GPS聯動，在日本周邊地區及東南亞、澳洲等地提供服務，這一點有別於全球性衛星定位系統。

日美兩國很早以前就圍繞利用GPS問題展開了磋商，並於1998年發佈了合作推動GPS應用的聯合聲明。另一方面，當時日本國內考慮將準天頂衛星用於衛星定位、通訊和廣播等領域。儘管後來放棄了在通訊和廣播領域的使用方案，但這段歷史經過，促使日本在開發衛星定位系統時選擇了利用準天頂衛星與GPS聯動的方式。「引路」衛星發射的信號與GPS頻率相同。所以，可以將GPS和「引路」衛星作為一個衛星群加以利用，隨時提供穩定的高精度定位服務。

「引路」1號機、2號機、4號機都是在「準天頂軌道」上運行的衛星。準天頂軌道指的是與位於赤道上方高度3萬6000km的靜止軌道保持一定夾角的軌道，從地面看，運行在這一軌道的衛星會畫出「8」字。日本向這一軌道投送了3顆衛星，可以確保任一時刻必有1顆處在幾近日本列島的天頂位置。因此它們被稱作準天頂衛星。「引路」3號機則投放在靜止軌道上。

公分級精度的資訊，擴展了應用範圍

「引路」具有「完善GPS功能」和「強化GPS功能」兩大作用。

首先是完善GPS功能。要掌握自己的位置，必須接受來自4顆GPS衛星的信號（進行3D定位，即經度、緯度及高度）。但在城市樓宇密集區或山區，由於周圍物體的遮擋，可能會出現可見衛星數量不夠的情況。而今後，由於必定有1顆準天頂衛星在正上方運行，其他兩顆衛星也隨時可見，所以這個問題將得到解決。而且，高層建築密集區出現的衛星信號經建築物反射後被接收的「multipass」現象，會導致定位誤差變大；穿越電離層的GPS衛星信號速度變慢的現象也會引起定位的偏差。而準天頂衛星的信號則可以使善這些問題得到改善。

據說目前GPS的定位誤差在10m左右。縮小這個誤差就是對GPS功能的強化。強化級別分為「亞公尺級強化」和「公分級強化」兩檔。亞公尺級強化是對穿越電離層的GPS衛星信號加以修正的一種服務，由此可將定位誤差控制在1m左右，這樣個人智慧手機導航和車載導航的精度也將得到改善。

公分級強化是利用準天頂衛星獨有的L6信號提供的一種服務。由分佈在全國各地的約1,300個電子基準點獲取的資料製成高精度定位資訊，經由準天頂衛星發送到地面。如此一來，定位誤差將縮小到數cm程度。公分級強化服務是準天頂衛星系統最大的賣點。儘管需要配備專用的接收器，但它擴展了衛星定位市場的新潛力，過去未能實現的位置資訊應用方法有望成為現實。

作為公分級強化服務的應用專案，目前開展的一個實證實驗，是在農業領域的應用，有望實現用無人拖拉機實施播種、插秧、施肥、噴藥等作業。由於這些都是沿著田埂進行的作業，所以過去的衛星定位服務是無法實現的。這種無人作業還可以應用在其他產業機械上。當然，由於可以獲取車道內數公分單位級的資訊，所以也可以用於競爭日趨激烈的汽車無人駕駛領域，甚至可以用於高精準度要求的測量作業。另外，它還有助於城市設施及商店、餐廳等場所的指南，提升地區安防系統的公共服務品質。

宇宙版日美同盟的標誌

準天頂衛星還具有資訊發送功能，一旦發生地震或海嘯等自然災害，可以發送緊急通知。同時還提供衛星安全確認服務，可以在發生災害時利用靜止軌道上的「引路」3號機，向防災部門發送關於受災和避難情況的資訊。對於經歷過2011年東日本大地震的日本社會而言，這些功能意義重大，不可或缺。

面向2020年東京奧運會及殘奧會，預計準天頂衛星系統將得到更加廣泛的應用。我期待今後能夠誕生充分發揮該系統特色優勢的服務，並形成與之相應的新型社會模式。

最後，或許應該談一談準天頂衛星系統扮演「GPS替身」的問題。即便是在GPS因某些原因無法使用，或者位置精度極度下降的情況下，在日本周邊地區，僅靠準天頂衛星系統就可代替其發揮作用。不僅是日本，準天頂衛星在安保領域對美國也具有同樣重要的意義。和國際太空站計畫一樣，準天頂衛星系統已經成為日美同盟在宇宙空間的標誌。