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如何實現北斗二號向北斗三號平穩過渡?

分類:探索·討論-2018/06/01-

  美國的GPS,從1978年發射第一顆衛星,到1995年宣布投入完全服務,歷時17年。投入服務的第二年就部署GPS現代化計劃,直到2000年5月1日宣布取消可用性選擇政策,邁開GPS現代化的第一步,至今還是在現代化進程中,空間衛星不斷在演變發展,而最終的具有標志性的GPSIII衛星首發星一再推遲,說是今年能夠升空。理想的話,GPSIII衛星星座形成之日,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,還有地面運控系統的現代化,其計劃因經費原因一拖再拖,遲遲不能完成。也就是說,GPS從傳統系統向現代化系統過渡,要用20余年的時間。可見任何轉折性過渡,并非想象中那么容易,并非喊一句口號那么簡單。

  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,甚至不能想當然地冠與重于泰山的“平穩”兩字。從區域系統變成全球系統,衛星變了,信號變了,星座變了,運控系統變了,這種翻天覆地的改變,哪來的平穩過渡?用戶只能夠是被動地適應,又何來的平穩過渡?而用戶是上帝,不應該是一句空話,衛星導航提供的是服務,服務用戶就是最終目標。所以保障現有用戶的利益,或者說是權益是第一位的。因此從北斗二號向北斗三號過渡期間,北斗系統將保障現有的北斗用戶服務不中斷,服務性能不下降,實現減存量自然過渡。在此同時,北斗系統還將盡快提供北斗三號的優質服務,這就是說北斗三號應該盡快形成服務能力,并引導新增用戶和更換新終端設備的用戶優先使用北斗三號服務,縮短從北斗二號向北斗三號的過渡期及其效應。系統作出精心安排,用戶也要聰明應對,共渡轉變期。

  確保平穩過渡的三大要素是什么?一是信號為基礎,二是星座為保障,三是地面運控為核心。這就是說,北斗二號至三號的導航信號升級是采用增量方式,北斗三號衛星仍然保留北斗二號衛星的主要信號,成為北斗二號和三號星座協同服務的基礎;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同協同運行、聯合操作,成為星座協同操作的核心。

  北斗二號與三號所謂平穩過渡的時間安排,是最為值得關注的點。關鍵時間點有三個:2018年12月,因為北斗二號的多個衛星已經達到其生命周期的終點段,如GEO-4屆時衛星生命期已經到壽,北斗二號系統服務性能將有所下降,北斗三號系統將開始提供初始服務;2018年12月至2020年10月,北斗二號與三號系統共同提供服務,支撐北斗二號和北斗三號終端的應用與服務;2020年10月以后,除開四顆備份星外,北斗二號衛星全部到壽,北斗三號衛星星座提供完全服務。這張時間表已經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,完成一個通常難于完成的過渡,這是值得玩味的。關鍵還是實現了三個要素的過渡。

  信號過渡是基礎。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,從服務類型層面來說,原來北斗二號的公開服務的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,這些變化不單是發生在頻率上,更加本質性變化是在信號制式上,而且還實現了與其它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,需要盡量減少GEO衛星的漂移,同時要控制好IGSO衛星的星下“8”字軌跡,提高服務性能。對于MEO衛星而言,要實現有序部署,盡可能均勻地提升服務性能。

  地面運控過渡是核心。按照區域向全球過渡的三個時間點(段),前期重點是繼續保障北斗二號的RNSS服務,中期是北斗二號和三號的聯合,保障提供北斗的RNSS服務,后期是確保北斗三號的RNSS完全服務。

  通過以上所述的一系列措施,應該說是基本上可以保障北斗區域服務向全球服務的平穩過渡,但是作為用戶來說,可以有多種多樣的應用選擇,而關鍵是達到應用與服務的性價比最好。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,把握時機很重要,沒有最好,只有更好。

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