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如何評價衛星導航系統的功性能指標?

2019/5/8 9:49:54??????點擊:


   2019年4月20日22時41分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射第四十四顆北斗導航衛星。此次發射是2019年度北斗導航衛星首次發射,拉開今年北斗高密度組網序幕。本年度計劃發射8至10顆北斗三號組網衛星,完成所有中圓地球軌道衛星發射,進一步完善全球系統星座布局。明年,將全面建成北斗三號系統,可以全方位地為世界提供更優質的服務。這次發射的衛星是北斗三號系統第二十顆組網衛星,也是北斗三號系統首顆傾斜地球同步軌道衛星,經過一系列在軌測試后,該衛星將與此前發射的18顆中圓地球軌道衛星和1顆地球同步軌道衛星進行組網。應該指出,這種包括三種不同類型軌道衛星的混合星座設計是北斗系統獨有、國際首創,將有效增加亞太地區衛星可見數,為亞太地區提供更優質服務。

     這次衛星發射再次強調,北斗三號系統的精度指標是全球十米,區域五米。精度只是北斗/GNSS系統最為重要的功性能指標之一。那么,還有哪些主要功性能指標是必須強調的呢?衛星導航系統從GPS開始以來,人們一直在討論系統的功能性能指標,最初GPS提出精度、可用性、連續性、完好性四大功性能指標,但是這四大指標似乎沒有真正完全表達實際需要評價的功性能,與人們習慣的使用概念有出入,而且其中有的指標之間有明顯重復之嫌。實際上,因為衛星導航系統涉及到空間段、環境段、地面段和用戶段,涉及到不同系統不同發展階段的側重點不盡相同,涉及到用戶所在的不同時間空間定位情況全然不同,涉及到多星座多頻率兼容互操作條件下的工作狀態與單星座額定工作狀態的截然有別,所以人們強調的GNSS功性能指標變成仁者見仁,智者見智。那么,究竟如何更為確切表達這些總體性功性能指標?在這里做個探討。從GPS現代化進程,我們可以看出某些端倪,而從北斗一號到北斗三號的發展歷程中,我們也能夠看到某些發人深省之處。

     衛星導航系統本質上是個巨大的系統之系統服務平臺,該平臺至少應該具備如下功性能指標,或者說是十大能力:定位精度保障能力、可用性與完好性實現能力、信號體制先進性與GNSS兼容互操作能力、信號環境和場景化應用服務智能技術與能力、衛星工作壽命、系統增強與抗干擾能力、通信融合與搜救通信能力、星間電路與導航戰能力、數字化軟件化在軌更新能力,以及星座運控管理和面向用戶的服務確保能力。從上述功性能指標來看,主要重任還是落在空間段的衛星身上,這是必然的,因為衛星導航系統的關鍵技術是在衛星,利用數十顆衛星,就能夠實現全球任何時候的高精度定位服務,這是前無古人,也可能是后無來者的事情,所以系統建設的重點還是在衛星及其載荷技術,而系統建設完成之后的重點是應用服務,關鍵還是在接收機系統技術及其跨界融合技術。

                       

          十大能力首要的是定位精度保障能力,說穿了,衛星導航玩兒的就是精度。但是,所謂的定位精度在不同場合,具體的內涵千差萬別,所以有人發布過文章質問過:衛星導航的“精度是真實,還是謊言”。實質上是要看實際需要,精度貴不在足夠高,而在于足夠用,符合應用實際要求就“中”,甚至將實際需要的最低精度作為“閾值”。這樣,將各種各樣的細分市場分解開來,針對不同需求用戶群體,提供不同的精度,符合實際應用就好。十大能力排行老二的應該是可用性與完好性實現能力,原先甚囂塵上的連續性在這里已經被包含了,而事實上完好性還應該包括了可用性,然而真正的系統完好性至今沒有一個衛星導航系統實實在在地提供過,往往通過導航接收機的自主完好性監測來加以實現。十大能力的第三項是信號體制先進性與GNSS兼容互操作能力,這是在系統演變發展和應用服務過程中,不斷強化和完善的關鍵性方面,而且這是衛星導航現代化過程中的重頭戲,還是多星座多頻率多信源融合發展優勢的體現,還會影響到整個衛星導航產業的競爭力。十大能力的第四項是信號環境和場景化應用服務智能化技術與能力,它直接與系統整體和應用服務產業息息相關,而又有明顯的主客觀區別,影響深遠。其實十大能力,要把前四種能力抓好,實現好,保障好,衛星導航系統的作用就能夠發揮70-80%以上。而十項能力又是每一項都不可或缺的。這里討論只是拋磚引玉,希望對于北斗/GNSS的功性能指標盡可能有個一致的認識,真正能夠抓住抓好系統與產業發展的關鍵,這才是本文的真實目的。

 

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