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GPS起了个大早,赶了个晚集 北斗在GNSS兼容互操作上赢得了先机

添加时间:2020-07-30 来源:斗室智库 作者:曹冲
  7月8日《斗室智库》发布的文章,其题为“GPSIII明显先进,北斗系统如何夺得先机?”,这一次我们再提这个话题,而且把这个问题题眼点清楚了,北斗的先机之一就是在GNSS兼容互操作上。什么叫做后发优势?这就是后发优势!在GNSS兼容互操作这一个关键点上GPS起了个大早,赶了个晚集。
  无独有偶,刚刚出版的《GPS World》杂志七月号上,也有个国外专家谈这件事情。题目是:“GPS:Don’t Wait to Update”,题眼是“GPS L1C的延迟实施意味着GPS完全赶不上兼容互操作这一班船”。文章的作者是保罗·克兰普顿,他是思普楞联邦(SPIRENT FEDERAL)公司的系统总工程师,具有30年以上从事GPS的工作经验。他指出,“当我们眼见最后一颗GPS-IIA卫星升空,并且得知GPS III卫星发射时间表和新的运控段系统交付双双延误,我们还应该谨记需要将GPS保持为GNSS中的黄金标准”。这篇文章耿耿于心的当然是GPS应该保持其黄金标准地位。
  当然,由GPS现代化的提供剧本,其新信号增强了系统的弹性和扩展能力。相对于北斗和伽利略星座,也许在不太长远,但肯定会在未来几年中,可能会严重影响GPS在GNSS领奖台上的奖牌位置。而它们竞争的主要着力点是新信号中的兼容互操作能力。GNSS在两个频点上推进兼容互操作:1572.42MHz(L1C/B1C/E1OS)和1176.45MHz(L5/B2a/E5a)。L1和L5就是美国原先申请的频点,现在开放出来,用作兼容互操作频点,美国就占有主动权。
  众所周知,1995年宣布正式投入完全服务,翌年又接着宣布实施GPS现代化计划,这充分体现美国在技术上的与时俱进精神,同时也说明GPS亟待技术更新,因为系统建设过程漫长,有许多技术需要推陈出新。GPS现代化计划最为突出的方面是空间段、地面段、用户段全方位多层次刷新,用户段的更新从国家与政府角度而言,主要集中在抗干扰反欺骗的军用终端,这方面的研制和装备准备业已完成。地面段的现代化运控系统(OCX)一拖再拖,正像羊拉屎那样,挤牙膏式的分阶段交付中。而变化最大的是空间段,从2017年发射第一颗GPSIII卫星,至今已经有三个GPSIII卫星成功上天。这一批卫星共计10个。下一批GPSIIIF共有22颗,预计2020年发射其中的第一颗,最后一颗发射时间为2034年。GPS现代化计划的重大变化是将军民用信号彻底分开,原来传统的GPS军用信号是需要先跟踪锁定L1民用信号,然后过渡到跟踪锁定L2军用信号。GPS现代化计划将民用信号数量,从原先的一个L1C/A扩展到四个,所增加的三个信号分别是L2C、L5和L1C信号。其中L2C信号是从GPSIIR-M卫星开始启用,目前在轨工作卫星达28颗,L5信号是从GPSIIF卫星开始启用,目前在轨工作卫星达20颗,L1C信号是从GPSIII卫星开始启用,目前在轨工作卫星达2颗。值得指出的是,光卫星数量达到全球服务状态还远远不够,因为地面运控系统(OCX)的现代化没有投入完全服务,也是无法体现现代化的整体能力,例如搭载L2C信号的第一颗GPSIIR-M卫星是2005年发射的,具有该信号的工作卫星数量累计达到28颗,但是L2C信号当前所设置的状态仍然处于“预运行状态”,有一半以上的卫星等待OCX支持,估计到2023年才能正式提供其全球服务能力,那L5信号更是处于“预运行状态”,一个原因是卫星数量没有达标,还有同样需要等待OCX的支持,估计等到2027年才能提供其全球服务能力。而用于GNSS兼容互操作的核心主力L1C信号,且只有GPSIII和GPSIIIF卫星才会搭载这种信号,GPSIII的十颗卫星在2025年前完成发射,2026年至2034年才发射后续的GPSIIIF卫星,估计达到24颗额定24颗GPSIII +GPSIIIF卫星的时间,可能会是本世纪20年代末期。由此可见,GPS在GNSS兼容互操作的信号提供方面,要比北斗系统和伽利略系统要来的晚,所以应该说北斗系统在这方面赢得先机。
  应该看到,在卫星载荷上赢得先机是一个方面,但是真正全面体现兼容互操作能力,还有地面运控系统必须同步发展,还有重大的决定性因素是,大规模和专业化应用的用户机是不是跟上?能不能把技术上的优势,变成为产业发展上的强势?我们一定要发动起GNSS用户接收机厂商,对于北斗三号系统信号和GNSS兼容互操作信号进行深刻认识,要抓住卫星导航系统更新换代的大好时机,发扬后发优势,全面推进我国卫星导航的产业化、规模化、市场化进程,让产业百尺竿头更进一步。
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