2025年，欧洲庆祝了欧洲大陆卫星导航30周年，这一里程碑建立在数十年的创新、协作与卓越之上。三十年的挑战与胜利塑造了欧洲今天依赖的导航系统：EGNOS和伽利略，这些系统也成为未来卫星导航系统的遗产。关键还是在人、技术，和实实在在的系统。在欧洲航天局（ESA），导航活动三十年前正式确立。1995年10月，欧洲航天局部长级理事会批准了ARTES第9单元，启动了GNSS-1（EGNOS）和GNSS-2（伽利略）的研究与开发。然而，通往这一目标的第一步早在20世纪80年代就已开始，当时欧洲航天局、国家航天机构和欧洲研究机构开展了开创性研究。全球各地的人们都在见证美国全球定位系统（GPS）的兴起及其在民用应用中的潜力。基于对其在欧洲潜力的共同理解，欧洲航天局与欧盟于1990年代初携手实施欧洲卫星导航战略。

1. 欧洲的首次尝试

最早认识到卫星导航（卫星导航）带来巨大益处的领域之一是民航界。如果导航信号能够达到最高可靠性水平，还能实现飞机的安全引导，这促成了增强系统的概念。在欧洲，这一成果体现在GNSS-1（欧洲地球静止导航叠加服务，EGNOS）的开发和采用上，这是ARTES 9中规划的两条路线中的第一个。

EGNOS团队在图卢兹（1996年）

为了让EGNOS正常工作，至少需要三个地球同步卫星上的应答器。1994年，欧洲航天局、欧盟委员会和欧洲管制局竞标两台集成在Inmarsat III卫星中的转发器。欧洲航天局的实验通信卫星ARTEMIS携带了第三个应答器。

与此同时，欧洲航天局和欧洲工业界开始建立EGNOS地面段及系统测试平台以供服务演示。到1999年，EGNOS成功通过了初步设计审查。经过多年的初步定义、设计、演示和部署活动，EGNOS系统于2003年开始从太空发射首次测试信号。EGNOS不仅本身至关重要，还使欧洲能够建立工业和技术专长，并展示独立导航系统的能力，这在伽利略号项目中成为现实。

2. 共同努力

欧盟委员洛亚·德·帕拉西奥与第一台铷原子伽利略原子钟（1999年）

为确保欧洲航天局、欧盟委员会和欧洲管制机构之间的协调，三方合作伙伴于1998年签署了三方协议。其任务继EGNOS开发之后，包括为GNSS-2的定义和设计做准备工作，后者很快更名为伽利略。当时仍隶属于电信局的欧洲航天局团队，以伽利略卫星（GalileoSat）之名撰写了一份计划方案，旨在实现他们一直在研究的系统，重申与欧盟委员会的合作。伽利略被设计为一个完全独立的卫星导航系统，具备全球覆盖，兼容并互作于其他卫星导航系统，以惠及用户。

在伽利略卫星的推动下，通过欧洲航天局、欧盟委员会和各国机构资助的一系列准备性研究，伽利略的关键部分如原子钟开发与地面段设计、导航信号和轨道开始成型。1999年，活动和团队扩展到ESA成立了伽利略局（现为导航局）。

3. 演示伽利略：与时间赛跑

2003年，该项目开始加速发展。国际电信联盟（ITU）批准了伽利略请求的频率，启动倒计时，因为如果在2006年年中前未使用，特许权将失效。

不久之后，两颗示范卫星投入运行。英国SSTL在2005年12月以创纪录的时间建造了GIOVE-A，这是首颗实验卫星。GIOVE-A于2006年1月12日发射了首次测试导航信号，确保了国际电信联盟分配的频率。卫星还测试了铷原子钟（RAFS）等关键硬件，并研究了轨道环境。

一个由欧洲主要卫星主工业组成的联盟Galileo Industries，后来由EADS Astrium组成，建造了GIOVE-B。这颗卫星于2008年4月发射，能够生成并传输代表性的伽利略信号，并首次搭载了被动氢激射器（PHM），这是太空中最稳定的原子钟，也是当今伽利略主时钟。GIOVE-B继续监测该轨道的辐射，并描述伽利略轨道在2322公里处的空间环境，这是欧洲航天局全新的轨道。

伽利略示范卫星GIOVE（2005年）

4. 在轨道验证伽利略

伽利略第一次定位（2013年）

系统在轨道上演示后，是时候验证它了。为此，需要四颗卫星（接收器需要至少有四颗可见卫星的信号来计算其位置）。四颗伽利略在轨验证（IOV）卫星由EADS Astrium和Thales Alenia Space制造。

地面部门也持续扩展以支持下一阶段，拥有两个控制中心和全球二十多个站点网络。

2008年，欧盟委员会决定全面资助伽利略项目，结束了2000年代初建立的Galileo工业公私合作伙伴关系。ESA继续作为该项目的技术部门，成为系统开发的主导者和设计权威，通过专门的研发推动EGNOS和伽利略的发展。 这一角色至今仍在演变。欧洲GNSS监管局（GSA）成立于2004年，2021年更名为欧盟航天计划署（EUSPA），承担了服务提供商的角色，同时负责市场开发和用户支持。

前两颗IOV卫星于2011年10月发射，第二对卫星则在一年后发射。这些发射本身就标志着一个里程碑，是欧洲法属圭亚那航天港的首次联盟号发射。

随着四颗卫星进入轨道，历史性时刻发生：第一名完全依赖欧洲基础设施。2013年3月12日，荷兰诺尔德韦克欧洲航天局导航实验室的接收器能够通过四颗IOV卫星接收到的信号确定经度、纬度、高度和时间。

5. EGNOS：预备，开始！

与此同时，EGNOS已在公路、海上及全球空中进行了广泛测试，现已准备好公开使用。运营责任移交给欧盟委员会和欧洲卫星服务提供商（ESSP）。

2005年，系统开始初步运营，2009年6月1日，EGNOS正式投入运营。该系统随后获得航空应用认证，2012年宣布生命安全（SoL）服务投入使用。

EGNOS跨非洲团队

6. 伽利略开始为世界服务

早在2008年，在轨道验证阶段，欧盟委员会和欧洲航天局就启动了完整的伽利略系统采购，包括30颗卫星和一个地面基础设施，设有欧洲的主控制中心和全球专用站点网络。OHB被聘为主承包商，负责建造首批伽利略全作战能力（FOC）卫星，该卫星将组成24颗卫星及最多6颗备用卫星，SSTL负责导航有效载荷。这些公司继续制造其余第一代卫星舰队，总计34颗卫星。在生产高峰期，每六周就有一颗新的伽利略卫星下线。所有这些设备都经过了ESTEC——ESTEC的技术核心——的全面测试。发射也开始了，虽然一开始出现了一些小插曲。

2014年8月，前两颗FOC伽利略卫星发射后因联盟号上面级故障被困在错误轨道。一支敬业且坚持不懈的团队使卫星能够进入可用的轨道，进行导航测试和搜救行动。除了恢复，这次事件还使得爱因斯坦关于引力如何影响时间的理论进行了有史以来最精确的测量。为加快卫星部署，欧洲的阿丽亚娜5号运载火箭经过改装，可同时携带四颗卫星。2016年11月至2018年7月间，三次发射，每次搭载四颗卫星，进一步提升了该星座。

这些紧张的岁月在2016年12月15日达到高潮，欧盟委员会按下红色按钮，标志着伽利略初始服务的启动。伽利略号的搜救服务同时宣布投入运作。随着伽利略服务的宣布，EUSPA（当时的GSA）承担起不间断地向用户提供伽利略服务的责任。

伽利略上线（2016）

7. 伽利略和EGNOS的进化

伽利略的地面和太空部门持续扩展。2021年，联盟号从欧洲太空港发射了两颗卫星;2024年，佛罗里达肯尼迪航天中心再发射四颗猎鹰9号火箭的卫星，使星座达到了符合设计完成的运行卫星数量。撰写本文时，仍有四颗第一代卫星等待发射。自初始服务启动以来，新服务陆续投入运营，使伽利略成为最多样化的卫星导航服务组合之一。自2023年起，专为专用接收机提供高精度服务，提供水平精度可达20厘米，垂直精度可达40厘米。开放服务导航消息认证（Open Service Navigation Message Authentication）今年开始运行，允许接收方验证信号的真实性，这是减轻干扰和伪造威胁的关键服务。

伽利略目前服务全球50亿用户，虽然EUSPA专注于不间断的服务提供，ESA则持续推进系统发展，确保其持续运行并满足不断变化的需求。

伽利略第一代和第二代

十二颗伽利略第二代（G2）卫星正在准备中，由泰雷兹阿莱尼亚航天公司和空客国防航天公司同步制造。这些卫星将与现有舰队无缝集成。凭借全数字化导航载荷、电推进、性能更优的导航天线、卫星间链路容量以及先进的原子钟配置，G2卫星将提供更稳健可靠的定位、导航和时间控制。

EGNOS已被航空界广泛采用，目前已在欧洲大多数机场使用。自2018年以来，系统的演进版本EGNOS V3一直在开发中。它还将增强伽利略信号，成为首个多星座和双频增强系统，预计将在本十年末投入使用。

8. 塑造卫星导航的未来

庆祝欧洲卫星导航30周年访问视频

为庆祝欧洲卫星导航30周年，ESA于2025年9月开放了其研究与技术中心ESTEC。来自各大洲的合作伙伴齐聚一堂，举办了一场轰动的盛会，带领观众穿越时光之旅，致敬塑造这一故事的成就与合作。此次活动旨在表彰所有为欧洲卫星导航成功做出贡献的人，同时展望未来。

如今，欧盟GDP中有10%依赖卫星导航系统，下游市场具有显著增长潜力。由于定位、导航和定时（PNT）数据支撑着我们互联世界中众多应用，系统不仅必须维护，还必须开发和改进。欧洲航天局的导航项目必须关注推动其长期发展的前沿创新。

导航创新与支持计划（NAVISP）正在支持欧洲工业在竞争激烈且快速发展的PNT产品和服务全球市场中取得成功。自实施以来的九年间，该项目取得了显著关注，已有350多个活动和数百个实体参与。该项目预示了许多现正成熟的ESA项目理念。

未来几年，欧洲航天局设想卫星导航将发展成为灵活且强大的全球基础设施。导航将不再依赖太空中的单一系统，而是将由多个层连接的网络组成，结合来自不同轨道的卫星、地面信号以及机载传感器的信息，实时协作。

塞莱斯特（Celeste，前称LEO-PNT）是一项开创性任务，旨在通过在近地轨道部署额外一层导航卫星，提升卫星导航的韧性和能力。任务的轨道示范阶段将搭载10颗卫星星座，前两颗计划于2026年第一季度发射。

创世纪（Genesis）任务将为地球提供高度改进的参考系，精度达1毫米，长期稳定性为每年0.1毫米，为地球上最严谨的导航应用提供坐标系统。初步设计审查于2025年12月完成。计划于2028年发射的Genesis卫星将结合主要大地测量技术，同步并交叉校准仪器，以确定每种技术固有的偏差，从而修正以实现更高精度。

欧洲航天局的月光计划旨在成为欧洲首个离地球电信和导航服务提供商，打造月球版的地球基础基本服务。这将解锁未来月球任务的潜力，实现高数据速率和低延迟，提升着陆和导航能力，降低机载复杂度。该项目的第一步是“月球先导者”计划，预计于2026年开始运行。

最近，欧洲航天局部长级理事会于2025年资助了三项新的导航任务：OpSTAR、NovaMoon和未来PNT示范器。OpSTAR将在轨道上演示光卫星间链路如何通过精确的时间传输和卫星间测距增强PNT。NovaMoon将作为月球首个高精度导航站，提升月光导航服务。未来的PNT示范机将有助于早期开发可能改变未来PNT格局的新技术。作为FutureNAV项目的一部分，这些任务将成熟并展示具备机构和商业用途的有前景的系统概念和上游技术。多项技术已被确定为PNT未来的主要驱动力：韧性、鲁棒性和抗干扰自主性、光学与量子技术及传感器、集成导航与通信、5G/6G非地面网络（NTN）解决方案、增强灵活性的颠覆性技术如机器学习和人工智能、新的完整性概念和新信号，以及更多内容。

《欧洲的卫星导航之旅》一书

卫星导航正进入一个新时代，有望改变我们移动、连接和理解周围世界的方式。对ESA来说，导航的未来远不止于定位。它关乎创建智能、有韧性的系统，帮助社会以更高的安全、效率和自主性运作。在我们的传统基础上，继续塑造定位、导航和授时的未来。

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