中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會

曹沖:北斗在GNSS兼容互操作上贏得了先機
斗室智庫
2020/07/22 13:44
7月8日《斗室智庫》發(fā)布的文章,其題為“GPSIII明顯先進,北斗系統(tǒng)如何奪得先機?”,這一次我們再提這個話題,而且把這個問題題眼點清楚了,北斗的先機之一就是在GNSS兼容互操作上。什么叫做后發(fā)優(yōu)勢?這就是后發(fā)優(yōu)勢!在GNSS兼容互操作這一個關(guān)鍵點上GPS起了個大早,趕了個晚集。
無獨有偶,剛剛出版的《GPS World》雜志七月號上,也有個國外專家談這件事情。題目是:“GPS:Don’t Wait to Update”,題眼是“GPS L1C的延遲實施意味著GPS完全趕不上兼容互操作這一班船”。文章的作者是保羅·克蘭普頓,他是思普楞聯(lián)邦(SPIRENT FEDERAL)公司的系統(tǒng)總工程師,具有30年以上從事GPS的工作經(jīng)驗。他指出,“當我們眼見最后一顆GPS-IIA衛(wèi)星升空,并且得知GPS III衛(wèi)星發(fā)射時間表和新的運控段系統(tǒng)交付雙雙延誤,我們還應(yīng)該謹記需要將GPS保持為GNSS中的黃金標準”。這篇文章耿耿于心的當然是GPS應(yīng)該保持其黃金標準地位。

  當然,由GPS現(xiàn)代化的提供劇本,其新信號增強了系統(tǒng)的彈性和擴展能力。相對于北斗和伽利略星座,也許在不太長遠,但肯定會在未來幾年中,可能會嚴重影響GPS在GNSS領(lǐng)獎臺上的獎牌位置。而它們競爭的主要著力點是新信號中的兼容互操作能力。GNSS在兩個頻點上推進兼容互操作:1572.42MHz(L1C/B1C/E1OS)和1176.45MHz(L5/B2a/E5a)。L1和L5就是美國原先申請的頻點,現(xiàn)在開放出來,用作兼容互操作頻點,美國就占有主動權(quán)。

  眾所周知,1995年宣布正式投入完全服務(wù),翌年又接著宣布實施GPS現(xiàn)代化計劃,這充分體現(xiàn)美國在技術(shù)上的與時俱進精神,同時也說明GPS亟待技術(shù)更新,因為系統(tǒng)建設(shè)過程漫長,有許多技術(shù)需要推陳出新。GPS現(xiàn)代化計劃最為突出的方面是空間段、地面段、用戶段全方位多層次刷新,用戶段的更新從國家與政府角度而言,主要集中在抗干擾反欺騙的軍用終端,這方面的研制和裝備準備業(yè)已完成。地面段的現(xiàn)代化運控系統(tǒng)(OCX)一拖再拖,正像羊拉屎那樣,擠牙膏式的分階段交付中。而變化最大的是空間段,從2017年發(fā)射第一顆GPSIII衛(wèi)星,至今已經(jīng)有三個GPSIII衛(wèi)星成功上天。這一批衛(wèi)星共計10個。下一批GPSIIIF共有22顆,預(yù)計2020年發(fā)射其中的第一顆,最后一顆發(fā)射時間為2034年。GPS現(xiàn)代化計劃的重大變化是將軍民用信號徹底分開,原來傳統(tǒng)的GPS軍用信號是需要先跟蹤鎖定L1民用信號,然后過渡到跟蹤鎖定L2軍用信號。GPS現(xiàn)代化計劃將民用信號數(shù)量,從原先的一個L1C/A擴展到四個,所增加的三個信號分別是L2C、L5和L1C信號。其中L2C信號是從GPSIIR-M衛(wèi)星開始啟用,目前在軌工作衛(wèi)星達28顆,L5信號是從GPSIIF衛(wèi)星開始啟用,目前在軌工作衛(wèi)星達20顆,L1C信號是從GPSIII衛(wèi)星開始啟用,目前在軌工作衛(wèi)星達2顆。值得指出的是,光衛(wèi)星數(shù)量達到全球服務(wù)狀態(tài)還遠遠不夠,因為地面運控系統(tǒng)(OCX)的現(xiàn)代化沒有投入完全服務(wù),也是無法體現(xiàn)現(xiàn)代化的整體能力,例如搭載L2C信號的第一顆GPSIIR-M衛(wèi)星是2005年發(fā)射的,具有該信號的工作衛(wèi)星數(shù)量累計達到28顆,但是L2C信號當前所設(shè)置的狀態(tài)仍然處于“預(yù)運行狀態(tài)”,有一半以上的衛(wèi)星等待OCX支持,估計到2023年才能正式提供其全球服務(wù)能力,那L5信號更是處于“預(yù)運行狀態(tài)”,一個原因是衛(wèi)星數(shù)量沒有達標,還有同樣需要等待OCX的支持,估計等到2027年才能提供其全球服務(wù)能力。而用于GNSS兼容互操作的核心主力L1C信號,且只有GPSIII和GPSIIIF衛(wèi)星才會搭載這種信號,GPSIII的十顆衛(wèi)星在2025年前完成發(fā)射,2026年至2034年才發(fā)射后續(xù)的GPSIIIF衛(wèi)星,估計達到24顆額定24顆GPSIII +GPSIIIF衛(wèi)星的時間,可能會是本世紀20年代末期。由此可見,GPS在GNSS兼容互操作的信號提供方面,要比北斗系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)要來的晚,所以應(yīng)該說北斗系統(tǒng)在這方面贏得先機。
應(yīng)該看到,在衛(wèi)星載荷上贏得先機是一個方面,但是真正全面體現(xiàn)兼容互操作能力,還有地面運控系統(tǒng)必須同步發(fā)展,還有重大的決定性因素是,大規(guī)模和專業(yè)化應(yīng)用的用戶機是不是跟上?能不能把技術(shù)上的優(yōu)勢,變成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展上的強勢?我們一定要發(fā)動起GNSS用戶接收機廠商,對于北斗三號系統(tǒng)信號和GNSS兼容互操作信號進行深刻認識,要抓住衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更新?lián)Q代的大好時機,發(fā)揚后發(fā)優(yōu)勢,全面推進我國衛(wèi)星導(dǎo)航的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、市場化進程,讓產(chǎn)業(yè)百尺竿頭更進一步。