中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會

曹沖:如何實現(xiàn)北斗二號向北斗三號平穩(wěn)過渡?
衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)
2018/06/01 08:56
美國的GPS,從1978年發(fā)射第一顆衛(wèi)星,到1995年宣布投入完全服務(wù),歷時17年。投入服務(wù)的第二年就部署GPS現(xiàn)代化計劃,直到2000年5月1日宣布取消可用性選擇政策,邁開GPS現(xiàn)代化的第一步,至今還是在現(xiàn)代化進(jìn)程中,空間衛(wèi)星不斷在演變發(fā)展,而最終的具有標(biāo)志性的GPSIII衛(wèi)星首發(fā)星一再推遲,說是今年能夠升空。理想的話,GPSIII衛(wèi)星星座形成之日,最早可能是在2023年。
更加值得注意的是,這僅僅是星座的演變,還有地面運(yùn)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化,其計劃因經(jīng)費原因一拖再拖,遲遲不能完成。也就是說,GPS從傳統(tǒng)系統(tǒng)向現(xiàn)代化系統(tǒng)過渡,要用20余年的時間??梢娙魏无D(zhuǎn)折性過渡,并非想象中那么容易,并非喊一句口號那么簡單。
過渡首先要保障現(xiàn)有用戶利益
北斗二號向北斗三號的過渡也不是那么一蹴而就,那么輕而易舉,甚至不能想當(dāng)然地冠與重于泰山的“平穩(wěn)”兩字。從區(qū)域系統(tǒng)變成全球系統(tǒng),衛(wèi)星變了,信號變了,星座變了,運(yùn)控系統(tǒng)變了,這種翻天覆地的改變,哪來的平穩(wěn)過渡?用戶只能夠是被動地適應(yīng),又何來的平穩(wěn)過渡?而用戶是上帝,不應(yīng)該是一句空話,衛(wèi)星導(dǎo)航提供的是服務(wù),服務(wù)用戶就是最終目標(biāo)。
所以保障現(xiàn)有用戶的利益,或者說是權(quán)益是第一位的。因此從北斗二號向北斗三號過渡期間,北斗系統(tǒng)將保障現(xiàn)有的北斗用戶服務(wù)不中斷,服務(wù)性能不下降,實現(xiàn)減存量自然過渡。在此同時,北斗系統(tǒng)還將盡快提供北斗三號的優(yōu)質(zhì)服務(wù),這就是說北斗三號應(yīng)該盡快形成服務(wù)能力,并引導(dǎo)新增用戶和更換新終端設(shè)備的用戶優(yōu)先使用北斗三號服務(wù),縮短從北斗二號向北斗三號的過渡期及其效應(yīng)。系統(tǒng)作出精心安排,用戶也要聰明應(yīng)對,共渡轉(zhuǎn)變期。
確保平穩(wěn)過渡的三大要素
確保平穩(wěn)過渡的三大要素是什么?一是信號為基礎(chǔ),二是星座為保障,三是地面運(yùn)控為核心。這就是說,北斗二號至三號的導(dǎo)航信號升級是采用增量方式,北斗三號衛(wèi)星仍然保留北斗二號衛(wèi)星的主要信號,成為北斗二號和三號星座協(xié)同服務(wù)的基礎(chǔ);加快部署北斗三號星座,在任何一個時間剖面上,確保北斗星座的DOP值不下降,成為用戶性能不下降的保障;北斗二號和北斗三號的地面協(xié)同協(xié)同運(yùn)行、聯(lián)合操作,成為星座協(xié)同操作的核心。
北斗二號與三號所謂平穩(wěn)過渡的時間安排,是最為值得關(guān)注的點。
關(guān)鍵時間點有三個:
2018年12月,因為北斗二號的多個衛(wèi)星已經(jīng)達(dá)到其生命周期的終點段,如GEO-4屆時衛(wèi)星生命期已經(jīng)到壽,北斗二號系統(tǒng)服務(wù)性能將有所下降,北斗三號系統(tǒng)將開始提供初始服務(wù);
2018年12月至2020年10月,北斗二號與三號系統(tǒng)共同提供服務(wù),支撐北斗二號和北斗三號終端的應(yīng)用與服務(wù);
2020年10月以后,除開四顆備份星外,北斗二號衛(wèi)星全部到壽,北斗三號衛(wèi)星星座提供完全服務(wù)。
這張時間表已經(jīng)完整地說明北斗二號與三號之間的前后交接過程,在這么短的時間內(nèi),完成一個通常難于完成的過渡,這是值得玩味的。關(guān)鍵還是實現(xiàn)了三個要素的過渡。
信號過渡是基礎(chǔ)。北斗的RNSS,在北斗三號上保留了主要的老信號,如B1I、B3I、B3Q;升級了部分老信號,如B2I升級為B2a,B1Q升級為B1A;取消了舊信號B2Q;增加了新信號B1C、B3A、B2b。這樣,從服務(wù)類型層面來說,原來北斗二號的公開服務(wù)的B1I、B2I和B3I信號,變成為北斗三號的B1I、B3I、B1C、B2a、B2b信號,而北斗二號的B1Q、B2Q、B3Q信號變成為北斗三號的B3Q、B1A、B3A信號,值得指出的是,這些變化不單是發(fā)生在頻率上,更加本質(zhì)性變化是在信號制式上,而且還實現(xiàn)了與其它GNSS的兼容互操作。
星座過渡是保障。為了確保不中斷北斗二號的服務(wù),需要盡量減少GEO衛(wèi)星的漂移,同時要控制好IGSO衛(wèi)星的星下“8”字軌跡,提高服務(wù)性能。對于MEO衛(wèi)星而言,要實現(xiàn)有序部署,盡可能均勻地提升服務(wù)性能。
地面運(yùn)控過渡是核心。按照區(qū)域向全球過渡的三個時間點(段),前期重點是繼續(xù)保障北斗二號的RNSS服務(wù),中期是北斗二號和三號的聯(lián)合,保障提供北斗的RNSS服務(wù),后期是確保北斗三號的RNSS完全服務(wù)。
通過以上所述的一系列措施,應(yīng)該說是基本上可以保障北斗區(qū)域服務(wù)向全球服務(wù)的平穩(wěn)過渡,但是作為用戶來說,可以有多種多樣的應(yīng)用選擇,而關(guān)鍵是達(dá)到應(yīng)用與服務(wù)的性價比最好。在未來的三年間,對于北斗的新老用戶及其終端選擇,實際上有個最佳選擇的過程,做到心中有數(shù),把握時機(jī)很重要,沒有最好,只有更好。