（北斗网讯 记者张翔）第十四、十五颗北斗导航卫星发射前夕，我们有幸邀请到北斗卫星导航系统卫星系统总设计师杨慧做客北斗会客厅。

　　记者：杨总您好！感谢您来到北斗会客厅，接受北斗网的独家专访。各系统之间密切配合、通力合作是北斗工程所展现出的侧影之一，以这两次执行一箭双星任务为例，运载系统对火箭进行了整流罩等方面的调整，发射场系统对厂房等进行了改造，那么卫星是否也会有一些相应的改变？

　　杨慧：首先从设计上，为了避免双星分离那一刻距离过近导致双星推力器工作时羽流相互影响，我们对推力器自主工作的流程进行了修改；其次，在发射场工作环节中，对双星并行操作、星箭对接等新状态做了细致的风险分析，并制作了相应的工装设备、编制了相应的实施工艺及细则，以保证新状态的操作无失误；第三，对于飞行控制，为了规避双星碰撞的风险，同时针对中圆轨道相对高轨道可测控弧段短、操作时间不足，且存在需要双星并行操作事件的情况，制定了相应的飞行程序，上一次双星在轨飞控结果表明，该程序是正确、合理的。

　　记者：今年已发射的5颗北斗导航卫星中有4颗是中圆轨道（MEO）卫星，这4颗卫星分布在几个轨道面上？之间有没有什么区别？

　　杨慧：北斗全球卫星导航系统共有24颗MEO卫星，分布在3个轨道面上，你所说的这4颗MEO卫星分别位于第一轨道面的7、8位置和第二轨道面的3、4位置，两轨道面的升交点赤经相差120°。共面的两颗卫星相位差为45°，经过赤道上空的时间间隔约1.6小时。

　　四颗星的设计状态是一致的。

　　记者：这四颗星和区域卫星导航系统组网成功后将要陆续发射的中圆轨道卫星有没有区别？

　　杨慧：这四颗卫星的一个重要任务是为后续的中圆轨道卫星进行轨道、发射、测控、大系统接口等方面的试验验证。但后续中圆轨道卫星在平台和载荷两方面做了较大的改动。

　　记者：主要有哪些改动？会从哪颗星开始改？

　　杨慧：卫星的改动主要有：增加卫星设计寿命、提高卫星自主生存能力、设计新的卫星结构构型以适应一箭多星发射方式、提供更高精度的星载时间基准等等。这些改动将在后续北斗全球卫星导航系统试验星上实施。

　　记者：本次发射是北斗导航卫星第二次采用一箭双星的方式进行发射，火箭运载的依然是两颗中圆轨道卫星。我们知道，北斗星座由中圆轨道（MEO）卫星、倾斜地球轨道(IGSO)卫星、地球静止轨道（GEO）卫星三种卫星组成，为什么这两次一箭双星发射要选择中圆轨道卫星？今后是否会以一箭多星的方式发射其他两种轨道卫星？

　　杨慧: 这两次一箭双星发射的中圆轨道卫星有两个作用，一是对5GEO+5IGSO区域卫星导航业务的性能起到一个周期性提升的作用，二是为未来的全球系统做在轨试验。我国拟建设的全球卫星导航星座以MEO卫星为主，在全球系统的建设中对MEO卫星我们将采用一箭多星的发射方式，其他两种轨道的卫星还是采用一箭一星的方式进行发射。

　　记者：请您给我们科普一下，这三种卫星在平台、有效载荷及功能上有什么区别？

　　杨慧：GEO卫星采用的是东三改进型平台，我们重点在承载能力，供电能力和在轨正常姿态控制方面对东三平台做了改进，以适应导航载荷的需要。GEO卫星的有效载荷包括RDSS载荷（无线电定位服务）――用来实现有源定位，RNSS载荷（无线电导航服务）――用于实现无源定位，以及C/C通信载荷。

　　IGSO/MEO卫星采用的是东三平台，但在卫星的自主能力和在轨正常姿态控制方面做了改进，以适应所运行的轨道和导航载荷的需要。IGSO/MEO卫星的有效载荷为RNSS（无线电导航服务）。

　　记者：如您所说，地球静止轨道（GEO）卫星的功能之一是用于实现北斗系统的有源定位功能，其中包括短报文通信功能，这一服务的覆盖范围有多大？是否限于我国境内？

　　杨慧：短报文通信的服务功能覆盖中国大陆及周边地区。

　　记者：本次发射成功后，将构成“5+5+4”的星座结构，从覆盖区域和定位精度上来说，“5+5”就能够满足基本要求，新加入的4颗中圆轨道卫星会对系统性能起到什么样的作用？

　　杨慧：新加入的4颗中圆轨道卫星一方面将使“5+5”系统的性能得到周期性提高，另一方面，若“5+5”系统中一颗卫星失效或处于在轨维护状态，4颗MEO卫星可起到部分替代作用。

　　如果考虑100%时间连续性要求，增加的四颗中圆轨道卫星对系统的贡献不大，以几个数据为例：“5+5” 的星座结构在重点服务区几何定位因子（PDOP）值小于4的概率为79.64%，小于5的概率为100％，“5+5+4”的星座结构在重点服务区PDOP值小于4的概率为79.73%，小于5的概率为100％。由此可见改善很小。

　　但如果我们放宽时间100%的约束，给出96%时间的情况，即每天有将近23小时满足对应区域的PDOP要求。“5+5” 的星座结构在重点服务区PDOP值小于3的概率为38.55%，小于5的概率为100％，“5+5+4”的星座结构在重点服务区PDOP值小于3的概率为74.89%，小于5的概率为100％。相比之下，系统性能改善明显，一般服务区的情况与此类似。

　　用户定位精度可以大概描述为用户测距等效误差乘PDOP值，因此，PDOP值的改善就相当于定位精度的改善。

　　记者：“5+5+4”这样的星座结构有什么特点？具备怎样的服务能力？

　　杨慧：“5+5+4”这样的混合星座结构，对于一个限定区域的服务区而言，它的“鲁棒性”（注？）和经济性最好，最符合少花钱多办事的原则——这是该星座结构的特点。

　　“5+5+4”星座的服务能力大致可以从覆盖区和定位精度两方面来说：

　　先说覆盖区，“5+5+4”星座的一般服务区为南纬55度到北纬55度、东经55度到东经180度范围。其中，北纬10度到北纬55度、东经75度到东经135度范围就是之前提到的重点服务区。

　　再说定位精度，可以参考上一个问题中关于PDOP值的一些测定。

　　记者：星载原子钟是导航卫星的主要有效载荷，目前，北斗卫星是否已经用上了国产的星载原子钟？

　　杨慧：目前发射的卫星星载原子钟已经全部实现了国产化。此外，在轨测试结果表明，进口钟和国产钟的指标相当。但从世界范围来看，星载原子钟的指标一直在改善，所以星载原子钟的研制是一项长期的任务。

　　记者：GPS和伽利略采用码分多址方式调制导航信号，而GLONASS则采用频分多址的方式，我国的“北斗”出于怎样的考虑选择了码分多址方式调制导航信号？

　　杨慧：在相同指标约束下，使用频分多址的方式调制导航信号，无论对空间段还是用户机而言，实现起来技术复杂度都要高一些。

　　另外，从系统设计的角度，码分多址对频谱的利用率更高。由于目前Ｌ频段的频谱资源极其有限，已经不能像GLONASS设计的年代那样“奢侈”的使用频率资源了，所以北斗和GPS、伽利略一样采用了码分多址方式。

　　记者：要保证星座的正常运行，除了不断发射后续星之外，延长卫星的使用寿命也很重要。目前北斗卫星的设计寿命是8年，在延长卫星的寿命方面，我们做了哪些工作？

　　杨慧：的确，卫星寿命对于维持一个星座的长期运行来说是至关重要的。卫星寿命取决于两方面，一是燃料寿命，二是星载设备的寿命。对于导航卫星而言，后者更为关键。在之后建设的北斗全球卫星导航系统中，组网卫星的设计寿命被定义为10-12年，为此，从设计、原材料选用、验证、工艺、产品过程管理控制等方面都在积极开展相应的工作。

　　记者：作为工程六大系统之一，卫星系统主要承担了哪些工作？特别是在火箭升空后，还有哪些具体工作等待卫星系统团队完成？

　　杨慧：从工程建设角度来讲，卫星导航系统的建设分为空间段建设和地面段建设，卫星系统承担的就是空间段的建设。

　　严格地说，火箭升空后，卫星的飞行使命才刚刚开始。从火箭点火后的160秒开始，卫星要完成管路排气、太阳翼展开、天线展开、近地点高度200km至工作轨道高度的变轨控制、有效载荷开通等一系列工作，这段工作一般历时7天左右。随后卫星运行在工作轨道，开始提供服务。另外，在卫星寿命期间，我们还要定期进行轨道维持、地影管理、不同季节的温度管理、敏感器的干扰保护等工作。

　　记者：据说卫星系统发射试验队在发射场期间，对当天的测试数据当天就要进行比对，加班是常有的事。面对高强度的发射任务，如何激励团队成员，使他们能够保持旺盛的斗志？

　　杨慧：在发射场的工作一直要求当天测试的数据判读正确性后，立即进行与出厂的测试数据、同类型卫星在发射场的数据、同类型卫星研制过程的数据包络进行比对。针对这样大量的数据比对工作，我们在工程研制的早期，就从测试方案、数据库的建立策略、数据比对的软件实现等方面做了相关的基础工作。

　　本次在发射场工作期间，每天都要汇报当天的测试和比对结果，我的同事们的确很辛苦。针对这种情况，试验队采取了召开动员会、举行升旗宣誓仪式、评选每周一星、先进个人、模范共产党员、发现问题给予奖励等等手段鼓励大家，激发队员们的工作热情。

　　记者：杨总辛苦了，卫星系统的工作人员们也辛苦了。访谈最后，我还想向您请教两个问题。各GNSS系统之间的兼容互操作是近年来的热点课题，兼容互操作的实现是否涉及空间段？

　　杨慧：兼容互操作包含两个概念，一是兼容，各国的GNSS系统相互间信号必须互不影响，这就要求在空间段的设计上，信号频谱相互隔离，信号码相互隔离；二是互操作，即同一个用户可以使用不同GNSS系统的卫星信号，这就要求空间段下发相同体制的导航信号，同时导航电文中含有本系统与所兼容系统的时间坐标和空间坐标的差，以便于用户机解算不同GNSS系统的卫星电文和完成不同坐标下的测距，从而实现定位。两个概念都涉及到空间段的建设。

　　记者：最后一个问题，随着卫星导航的普及，用户对导航精度的要求会越来越高，精度提升主要是由空间段来决定的吗？

　　杨慧：之前的问题提到过，定位精度是由星座构型和用户测距精度两方面构成的，由空间段决定的是几何定位因子（即PDOP值，由星座构型决定）。至于用户测距精度会受很多因素影响，其中与卫星有关的因素是卫星时钟指标和空间段信号质量。

　　记者：谢谢您的解答。再次感谢您做客北斗会客厅，接受我们的专访。预祝这次一箭双星发射能够取得圆满成功！

　　注1   鲁棒性（Robust）：控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性，是统计学中的一个专门术语，用以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。

（摄影 孙宝忱）