北斗系统是不是需要来个现代化？

+ 曹冲 （环球新时空信息技术研究院）

GPS和GLONASS在基本系统建设完成后，都安排了系统现代化的设计与实施。而欧洲伽利略导航卫星系统也在好几年前就提出第二代伽利略系统的规划。而我国的北斗卫星导航系统，从试验系统、区域系统，至全球系统，一路走来，北斗一、二、三号的“三步走”轨迹明显，而随着全球系统的行将完成，下一步应该如何发展，应该提上议事日程了。在谈及中国时空服务体系的概念时，我们一直坚持的观点是打造北斗的升级跨越版，其涵义中的信息量可谓丰富。升级跨越可理解为两个不同的阶段，或者说是发展期，变成升级版和跨越版。在实现跨越版之前，北斗系统应该有个现代化进程，即升级版。

这个升级版有没有必要？我们认为从目前情况来看非常有必要。为什么？因为北斗系统实际上是个分步设计、分阶段实施、逐步构成的系统，而不是一个整体设计思想指导下的分步实施系统，其难免与生俱来地包含若干无奈与遗憾：缺乏居高临下和高瞻远瞩的战略性、前沿性研究和储备，更多的是应接不暇的跟踪研究和学中干、干中学的实践，以及边设计边施工的场景。北斗系统的建设前前后后就是二十余年的时间，在这二十年间，许多系统技术有着长足进步，早已今非昔比。而在北斗系统建设过程中，我们又有了许多经验教训和感悟，需要进一步落实发扬。还有未来的技术发展趋势的召唤，与使命梦想使然，以及提高跨越发展的铺垫基础，都需要有个北斗系统现代化的进程，才能完美地对接过去与未来。

美国GPS系统建设，从1978年发射第一颗GPS卫星，到1995年宣布投入完全服务，前后用时为18年。1996年美国就宣布推进GPS现代化，实际上是2000年5月1日取消可用性选择（SA）政策举措，才真正开始现代化行动，至今也有18年，那么何时才能完成GPS现代化进程？从GPS III的新一代22颗卫星（GPSIIIF）采购合同来说，其中第一颗卫星的发射在预计2026年。可见，GPS现代化进程可能至少会延续到2030年（实际上安排持续到2034年）。格洛纳斯系统也在开展现代化，估计其现代化进程的完成时间，不会早于GPS。伽利略系统在策划其第二代，也有不少新的考虑。

比较一下GPS现代化后的许多性能功能指标，会发现我们的北斗全球系统与之存在相当大的差距。空间段方面，这几年来，GPS一直在以年度报告的方式，向外发布其标准定位服务的性能分析报告，其系统的稳定工作性能，是目前其他GNSS难以比拟的。一年365天，每天24小时连续工作，GPS系统鲜有突然出现信号中断的情况，卫星如出现问题则会有先行声明其在维修和飞行试验。GPS在可靠性方面的表现，是北斗系统仍然需要努力追赶的。以寿命而言，GPS III卫星设计寿命达15年，而北斗三号卫星设计寿命为10－12年。GPS III系统布设完毕，其系统定位精度可优于1米，而我们是在特定的增强区域能够达到1米，差距着实不小。显然，如果进入实质性的关键细微环节的研究，我们会发现真正的差距，才能真正地做到知己知彼，严格地说起来，许多地方我们还没有做到。

而系统的主要难点还不是在空间段，而是在运控段，这方面连美国的团队也一直备受困扰，除资金外，技术上的实力保障更为复杂和艰难。而我们对于全球系统及其运控保障，以及北斗二号和三号的交接班问题，可能有许多状况和难题还没有真正得到暴露和认识清楚。

比较一下GPS现代化后的许多性能功能指标，会发现我们的北斗全球系统与之还有相当大的差距。这几年来，GPS一直在以年度报告的方式，向外发布其标准定位服务的性能分析报告，其系统的稳定工作性能，是目前其他GNSS难以与其比拟的，而卫星的工作可靠性，一年365天，每周七天，每天24小时连续工作，鲜有突然出现信号中断的事项，卫星如出现问题则会有先行声明其在维修和飞行试验，GPS在可靠性方面的表现，是北斗系统仍然需要努力追赶的。

用户段，特别是军用设备的许多特殊要求，和抗干扰与防欺骗等难题，我们的北斗系统只是一般性的采取措施，而没有做深入细致的对抗性试验，获得实战性的解决方案。GPS用户段问题已经完成“到群众中去，从群众中来”的修炼过程。而环境段，是全球性的难题，美国人从2008年后就作为填补空白的专题进行了大量的研究，北斗科研人员应该在环境段上，在对抗异常日地物理环境扰动、严酷物理遮挡条件下传播效应，以及恶劣电磁干扰造成的影响等方面，做些创新和开拓性的工作，为世界多作贡献。

凡此种种，值得北斗系统反思，值得补课，值得花大力气、大价钱去做个行之有效的北斗系统现代化工程，打造北斗系统升级版，实现“天上好用、地上用好”的伟大愿景，为中国北斗新时空服务体系建立形成，实现跨越发展奠基铺路。