全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)淺析

發(fā)布時(shí)間：2021-12-29作者來(lái)源：金航標(biāo)瀏覽：5071

全球4大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)淺析

摘要：為進(jìn)一步研究衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有4大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析：從星座、信號(hào)體制、坐標(biāo)和時(shí)間系統(tǒng)以及服務(wù)性能等方面，對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo）和格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）進(jìn)行對(duì)比；指出BDS的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果表明：BDS在系統(tǒng)星座和信息編碼上有較大優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)服務(wù)性能與GPS和Galileo相當(dāng)，并優(yōu)于GLONASS；BDS基于地球靜止軌道（GEO）、傾斜地球同步軌道（IGSO）及中圓地球軌道（MEO）的星座分布，可提升亞太地區(qū)的定位精度和可用性；BDS采用的64進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC）編碼優(yōu)于其他系統(tǒng)的編碼方式，相比GPS的二進(jìn)制LDPC編碼,可帶來(lái)0.6~1.2 dB的額外增益。

關(guān)鍵詞：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；系統(tǒng)星座；信號(hào)體制；坐標(biāo)系統(tǒng)；系統(tǒng)時(shí)；服務(wù)性能

0 引言

目前有4大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（global navigation satellite system, GNSS），包括中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou navigation satellite system, BDS）、美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（global positioning system, GPS）、歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo navigation satellite system, Galileo）和俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（global orbiting navigation satellite system, GLONASS）。其中，BDS和GPS已服務(wù)全球，性能相當(dāng)；功能方面，BDS較GPS多了區(qū)域短報(bào)文和全球短報(bào)文功能。GLONASS雖已服役全球，但性能相比BDS和GPS稍遜，且GLONASS軌道傾角較大，導(dǎo)致其在低緯度地區(qū)性能較差。Galileo的觀測(cè)量質(zhì)量較好，但星載鐘穩(wěn)定性稍差，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性較差。

GNSS主要由空間段、地面段和用戶段組成，其工作原理如下：

1）空間段中依據(jù)星座分布的導(dǎo)航衛(wèi)星，接收地面段上行注入的時(shí)鐘修正、星歷等信息進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，并按規(guī)定的信號(hào)體制向地面廣播信號(hào)。

2）地面段對(duì)空間衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤維護(hù)，并監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的健康狀況，評(píng)估衛(wèi)星及信號(hào)的完好性，確定衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，并將衛(wèi)星的鐘差修正量、星歷、歷書(shū)、電離層校正參數(shù)等信息按特定頻度上行注入到衛(wèi)星。

3）用戶段接收各可見(jiàn)衛(wèi)星的信號(hào)，并根據(jù)跟蹤信號(hào)獲得的觀測(cè)量和解調(diào)信號(hào)獲得的星歷、時(shí)間信息進(jìn)行位置、速度、時(shí)間（position velocity time, PVT）解算，確定用戶的位置、速度和時(shí)間信息。導(dǎo)航系統(tǒng)空間段主要包括2方面重要特性：
①表征衛(wèi)星空間分布的空間星座；
②衛(wèi)星廣播信號(hào)的特性。就整個(gè)系統(tǒng)而言，用戶最關(guān)心的是其服務(wù)性能。本文主要對(duì)GNSS的空間星座、信號(hào)體制、坐標(biāo)和時(shí)間系統(tǒng)以及服務(wù)性能進(jìn)行對(duì)比，并在此基礎(chǔ)上對(duì)BDS的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 GNSS星座對(duì)比分析

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間星座的要素主要包括星座類(lèi)型、衛(wèi)星類(lèi)型、衛(wèi)星數(shù)量、軌道高度、軌道傾角等。GPS、Galileo和GLONASS的星座分布大體相同，且衛(wèi)星均為中圓地球軌道（medium Earth orbit, MEO）衛(wèi)星。而B(niǎo)DS星座則包括MEO衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道（inclined geo-synchronous orbit, IGSO）衛(wèi)星和地球靜止軌道（geostationary orbit, GEO）衛(wèi)星。BDS的3顆GEO衛(wèi)星位于赤道上空，分別分布在80°E、110.5°E和140°E上。BDS的3顆IGSO衛(wèi)星分布在3個(gè)軌道面[3]。BDS的24顆MEO衛(wèi)星均勻分布于3個(gè)軌道面，星下點(diǎn)軌跡覆蓋全球。通過(guò)MEO/IGSO/GEO星座布局，BDS可以極大提升亞太地區(qū)BDS衛(wèi)星的可見(jiàn)性，進(jìn)而提升BDS的定位精度和可用性。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)名稱(chēng)	不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航衛(wèi)星參數(shù)
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)名稱(chēng)	星座類(lèi)型	衛(wèi)星類(lèi)型	不同類(lèi)型衛(wèi)星數(shù)量	不同類(lèi)型衛(wèi)星軌道高度/km	不同類(lèi)型衛(wèi)星軌道傾角/(°)	不同類(lèi)型衛(wèi)星軌道運(yùn)行周期	軌道面數(shù)目	星座分布重復(fù)周期（次/天）
BDS	MEO的星座為瓦爾克（Walker ）型24/3/1	GEO IGSO MEO	3 3 24	35 786 35 786 21 528	— 55 55	— 23 h 56 min 4 s 12 h 55 min	— — 3	13/7 （7天重復(fù)13次）
GPS	非Walker型星座	MEO	24	20 200	55	11 h 58 min	6	2/1 （1天重復(fù)2次）
Galileo	Walker型星座24/3/1	MEO	24	23 222	56	14 h 4 min 45 s	3	17/10 （10天重復(fù)17次）
GLONASS	Walker型星座 24/3/2	MEO	24	19 100	64.8	11 h 15 min 44 s	3	17/8 （8天重復(fù)17次）

表1 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間星座對(duì)比

2 GNSS體制對(duì)比分析

4大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)各有特點(diǎn)，就多址機(jī)制而言，BDS、GPS和Galileo的多址機(jī)制為碼分多址（code division multiple access, CDMA），GLONASS的多址機(jī)制目前為頻分多址（frequency division multiple access, FDMA），其現(xiàn)代化計(jì)劃往CDMA發(fā)展。就信號(hào)分量而言，除了一些授權(quán)或特殊用途的專(zhuān)有的信號(hào)分量，BDS、GPS和Galileo經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和協(xié)調(diào)，在民用公開(kāi)信號(hào)上達(dá)成了兼容互操作的合作協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了BDS B1C、B2a分別與GPS L1、L5和Galileo E1、E5a之間的互操作，可大幅提升衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)性能并降低多系統(tǒng)用戶終端的研制成本。表2主要從信號(hào)頻率、信號(hào)支路、調(diào)制方式、信息編碼方式、符號(hào)速率和信號(hào)帶寬等方面對(duì)4大衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)體制進(jìn)行比較和分析，以便讀者對(duì)各系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行全面系統(tǒng)的了解。

系統(tǒng)名	信號(hào)	信號(hào) 分量	載波頻率/MHz	調(diào)制方式	信息編碼方式	符號(hào)率（以“每秒采樣次數(shù)”表示）	主瓣帶寬/MHz	播發(fā)衛(wèi)星類(lèi)型
BDS	B1I	I路	1 561.098	BPSK(2)	BCH(15,11,1)+交織	50	2.046 0	GEO/IGSO/MEO
	B1C	B1C_data	1 575.420	BOC(1,1)	BCH(21,6)+BCH(51,8)+64進(jìn)制LDPC(200,100)+64進(jìn)制LDPC(88,44)+交織	100	32.736 0	IGSO/MEO
	B1C	B1C_pilot	1 575.420	QMBOC(6,1,4/33)	—	0	32.736 0	IGSO/MEO
	B2a	B2a_data	1 176.450	QPSK(10)	64進(jìn)制LDPC(96,48)	200	20.460 0	IGSO/MEO
	B2a	B2a_pilot	1 176.450	QPSK(10)	—	0	20.460 0	IGSO/MEO
	B2b	I路	1 207.140	QPSK(10)	64進(jìn)制LDPC(162,81)	1000	20.460 0	IGSO/MEO
	B3I	I路	1 268.520	QPSK(10)	BCH(15,11,1)+交織	50	20.460 0	GEO/IGSO/MEO
GPS	L1	C/A	1 575.420	BPSK(1)	漢明碼（32,26）	50	2.046 0	MEO
		P(Y)		BPSK(10)	加密	50	20.460 0
		M		BOC(10,5)	加密	—	30.690 0
	L1C	L1C-D	1 575.420	BOC(1,1)	CRC-24Q+BCH(51,8)+二進(jìn)制LDPC(1200,600)+塊交織	100	4.092 0	MEO
	L1C	L1C-P	1 575.420	TMBOC(6,1,4/33)	—	—	14.332 0	MEO
	L2	P(Y)	1 227.600	BPSK(10)	加密	50	20.460 0	MEO
		C		BPSK(1)	CRC-24Q+卷積編碼（600,300）	50	2.046 0
		M		BOC(10,5)	加密	—	30.690 0
	L5	L5C	1 176.450	QPSK(10)	CRC-24Q+卷積編碼（600,300）	100	20.460 0	MEO
	L5	L5Q	1 176.450	QPSK(10)	加密	—	20.460 0
Galileo	E1	E1-A	1 575.420	BOCCOS(15,2.5)	加密	100	35.805 0	MEO
		E1-B		CBOC(6,1,1/11,’+’)	CRC-24Q+卷積編碼（240,120）+交織		4.092 0
		E1-C		CBOC(6,1,1/11,’+’)	—		4.092 0
	E5a	E5a-I	1 176.450	AltBOC(15,10)	CRC-24Q+卷積編碼（488,244）+交織	50	51.150 0	MEO
	E5b	E5b-I	1 207.140	AltBOC(15,10)	CRC-24Q+卷積編碼（240,120）+交織	250	51.150 0	MEO
	E6	E6-A	1 278.750	BOCCOS(10,5)	加密	100	30.690 0	MEO
		E6-B		BPSK(5)	加密	1000	10.230 0
		E6-C		BPSK(5)	—	—	10.230 0
GLONASS	G1		1 598.0 625~1 605.375	BPSK	漢明碼	100	8.334 5	MEO
GLONASS	G2		1 242.9 375~1 248.625	BPSK	漢明碼	100	6.709 5	MEO

表2 GNSS信號(hào)體制對(duì)比[4-9]

表2中：BPSK(binary phase shift keying）表示二相移相鍵控；QMBOC(quadrature multiplexed binary offset carrier)表示正交復(fù)用二進(jìn)制偏移載波調(diào)制；TMBOC(time multiplexed binary offset carrier)表示時(shí)分復(fù)用二進(jìn)制偏移載波；CBOC(composite binary offset carrier)表示復(fù)合二進(jìn)制偏移載波；BCH(Bose Chaudhuri Hocquenghem)表示Bose、Chaudhuri及Hocquendhem各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的二元線性循環(huán)碼；CRC(cyclic redundancy check)表示循環(huán)冗余校驗(yàn)。從表2中可以看出，BDS的B1C信號(hào)、GPS的L1C信號(hào)和Galileo的E1信號(hào)工作在1 575.42 MHz，且調(diào)試方式均為二進(jìn)制偏移載波（binary offset carrier, BOC）類(lèi)調(diào)制；BDS的B2a信號(hào)、GPS的L5信號(hào)和Galileo的E5a信號(hào)工作在1 176.45 MHz，其中B2a和L5為正交相移鍵控（quadrature phase shift keying, QPSK）調(diào)制方式，E5a為交替二進(jìn)制偏移載波調(diào)制(alternate binary offset carrier, AltBOC)調(diào)制方式。頻率的一致性以及調(diào)制方式的類(lèi)似，為GNSS的兼容互操作創(chuàng)造了先決條件，目前在1 575.42 MHz上已可以非常好地做到兼容互操作。在導(dǎo)航電文設(shè)計(jì)上，BDS將64進(jìn)制低密度奇偶校驗(yàn)（low density parity check, LDPC）編碼作為重要特色引入了導(dǎo)航電文編碼，其編譯碼方案均由中國(guó)自主研發(fā)，性能相比GPS的二進(jìn)制LDPC編碼有較大提升。64進(jìn)制LDPC編碼和二進(jìn)制LDPC編碼的復(fù)雜程度基本一致；在譯碼方面，64進(jìn)制譯碼復(fù)雜程度為二進(jìn)制譯碼的6倍左右。誤碼率在1×10-5的條件下，64進(jìn)制LDPC編碼增益比二進(jìn)制LDPC編碼增益高0.6~1.2 dB，這為用戶終端的冷啟動(dòng)相關(guān)指標(biāo)提升帶來(lái)了相當(dāng)可觀的益處。

3 GNSS坐標(biāo)和時(shí)間系統(tǒng)對(duì)比分析

3.1 坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)比分析

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)坐標(biāo)系尤為重要，由衛(wèi)星星歷參數(shù)和歷書(shū)參數(shù)計(jì)算得到的衛(wèi)星位置和衛(wèi)星速度都直接在系統(tǒng)坐標(biāo)系中表征。系統(tǒng)坐標(biāo)系定義了建立相應(yīng)大地坐標(biāo)系所需的基準(zhǔn)橢球體，描述了與大地水準(zhǔn)面相應(yīng)的地球重力場(chǎng)模型，并提供了修正后的基本大地參數(shù)。各系統(tǒng)修正后的基本大地參數(shù)如表3所示。

系統(tǒng)名	坐標(biāo)系名	坐標(biāo)系參數(shù)
系統(tǒng)名	坐標(biāo)系名	橢球長(zhǎng)半徑/m	扁率	地心引力常數(shù)/	地球自轉(zhuǎn)角速度/
BDS	BDCS	6 378 137.00	1/298.257 222 101	3.986 004 418	7.292 115
GPS	WGS84	6 378 137.00	1/298.257 223 563	3.986 004 418	7.292 115
Galileo	GTRF	6 378 136.55	1/298.257 690 000	3.986 004 418	7.292 115 146 7
GLONASS	PZ90	6 378 136.00	1/298.257 839 303	3.986 004 418	7.292 115

表3 各坐標(biāo)系統(tǒng)基本大地參數(shù)[4-9]

北斗坐標(biāo)系（BeiDou coordinate system, BDCS）是1個(gè)地心地固的地球參考系統(tǒng)。BDCS的定義符合國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（international Earth rotation service, IERS）規(guī)范，采用的是2000中國(guó)大地坐標(biāo)系（China geodetic coordinate system 2000, CGCS2000）的參考橢球參數(shù)，與CGCS2000的主要差別在于更新頻度。BDCS為BDS的專(zhuān)用坐標(biāo)系，可每年或半年更新1次；CGCS2000為國(guó)家坐標(biāo)系，關(guān)聯(lián)面較廣，更新間隔很長(zhǎng)。BDCS的實(shí)現(xiàn)將與[敏感詞]的國(guó)際地球參考框架（international terrestrial reference frame, ITRF）對(duì)齊。WGS84（world geodetic system 84）是美國(guó) GPS 采用的大地坐標(biāo)系統(tǒng)；GTRF(Galileo terrestrial reference frame)是歐盟Galileo采用的大地坐標(biāo)系統(tǒng)；PZ-90（PZ-90 geodetic system）是俄羅斯建立的大地坐標(biāo)系統(tǒng)。

3.2 時(shí)間系統(tǒng)對(duì)比分析

時(shí)間系統(tǒng)為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心，是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正常運(yùn)行的基石。BDS、GPS和Galileo均建立了基于原子時(shí)（atomic time, AT）的專(zhuān)用時(shí)間系統(tǒng)，它們的秒長(zhǎng)分別根據(jù)安裝在其地面監(jiān)測(cè)站上的原子鐘和衛(wèi)星原子鐘的觀測(cè)量綜合得出，本質(zhì)上仍然是原子時(shí)，因此是連續(xù)的，無(wú)需像協(xié)調(diào)世界時(shí)一樣有閏秒。GLONASS系統(tǒng)時(shí)（GLONASS system time，GLONASST) 與其他3種系統(tǒng)時(shí)不同，它是1個(gè)與協(xié)調(diào)世界時(shí)（coordinated universal time, UTC）類(lèi)似的原子時(shí)系統(tǒng)，在運(yùn)行時(shí)引入閏秒，以莫斯科時(shí)間為基準(zhǔn)，溯源到俄羅斯時(shí)間計(jì)量研究所保持的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(SU)。北斗時(shí)（BeiDou time, BDT）由BDS主控站產(chǎn)生并保持，溯源到國(guó)家授時(shí)中心保持的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(NTSC)。GPS時(shí)（GPS time, GPST）由GPS主控站產(chǎn)生并保持，溯源到美國(guó)海軍天文臺(tái)保持的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(USNO)[12]。Galileo時(shí)（Galileo time, GST）直接溯源到國(guó)際計(jì)量局（International Bureau of Weights and Measures, BIPM）保持的協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(BIPM)。國(guó)際原子時(shí)（international atomic time, TAI）以原子秒為單位，從世界時(shí)（universal time, UT）1958-01-01零時(shí)開(kāi)始累積，此時(shí)世界時(shí)與國(guó)際原子時(shí)的差異為零，然后逐年增大。1972年，為協(xié)調(diào)國(guó)際原子時(shí)和世界時(shí)之間的差異，提出了1種折中方案，即協(xié)調(diào)世界時(shí)。協(xié)調(diào)世界時(shí)以[敏感詞]的TAI秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，當(dāng)它與世界時(shí)的差距超過(guò)0.9 s時(shí)，則采用閏秒的方式人為加入1 s，使世界時(shí)與協(xié)調(diào)世界時(shí)的差異始終保持在0.9 s內(nèi)[13]。4大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)間對(duì)比如表4所示。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)名稱(chēng)	不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)間系統(tǒng)參數(shù)
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)名稱(chēng)	時(shí)間系統(tǒng)名稱(chēng)	起始?xì)v元	是否連續(xù)	滯后TAI的時(shí)間/s
BDS	BDT	2006-01-01 00:00:00(UTC)	是	33
GPS	GPST	1980-01-06 00:00:00(UTC)	是	19
Galileo	GST	1999-08-22 00:00:00(UTC)前13 s	是	19
GLONASS	GLONASST	滯后UTC(SU) 3 h	否	隨閏秒變化

表4 GNSS時(shí)間系統(tǒng)對(duì)比

根據(jù)對(duì)比分析，GST起始?xì)v元設(shè)為1999-08-22T 00:00:00（UTC）前13 s，是為了和GPST保持一致，GST和GPST均滯后TAI 19 s。

各系統(tǒng)時(shí)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)時(shí)間轉(zhuǎn)換關(guān)系

4 GNSS服務(wù)性能對(duì)比分析

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能包括精度、完好性、連續(xù)性和可用性，其中用戶最關(guān)注的為精度和可用性。服務(wù)精度包括定位精度、測(cè)速精度和測(cè)時(shí)精度。定位精度為用戶使用衛(wèi)星信號(hào)確定的位置與其真實(shí)位置之差的統(tǒng)計(jì)值，包括水平定位精度和垂直定位精度。測(cè)速精度為用戶使用衛(wèi)星信號(hào)確定的速度與其真實(shí)速度之差的統(tǒng)計(jì)值，一般為3維空間速度誤差。測(cè)時(shí)精度為使用衛(wèi)星信號(hào)確定的時(shí)間與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間之差的統(tǒng)計(jì)值。服務(wù)可用性為系統(tǒng)可服務(wù)時(shí)間與期望服務(wù)時(shí)間之比?？煞?wù)時(shí)間為指定區(qū)域范圍內(nèi)位置精度衰減因子（position dilution of precision, PDOP）可用性和定位可用性滿足要求的時(shí)間。PDOP可用性為指定的地理或空間區(qū)域和時(shí)間段內(nèi)，PDOP值滿足門(mén)限要求的時(shí)間百分比。定位可用性為指定的服務(wù)區(qū)域和時(shí)間段內(nèi)，定位精度滿足門(mén)限值要求的時(shí)間百分比。導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度主要由2方面因素決定：①PDOP值；②用戶等效距離誤差（user equivalent range error, UERE）。UERE由用戶測(cè)距誤差（user range error, URE）和用戶設(shè)備誤差（user equipment error, UEE）組成。其中：URE是由導(dǎo)航衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差的誤差引起的衛(wèi)星至用戶終端距離觀測(cè)量的誤差和，主要由衛(wèi)星導(dǎo)航大系統(tǒng)決定；UEE是由地面多路徑效應(yīng)和用戶接收機(jī)環(huán)路噪聲等引起的誤差，主要由使用環(huán)境和本地接收機(jī)的設(shè)計(jì)決定。根據(jù)BDS、GPS、Galileo和GLONASS的服務(wù)性能規(guī)范和[敏感詞]官方會(huì)議資料[3,14-17]，對(duì)各全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的公開(kāi)服務(wù)性能參數(shù)進(jìn)行梳理，結(jié)果如表5所示。表5中，RMS(root mean square）表示均方根。

系統(tǒng)名	URE/m	URRE/(m·s-1)	95 %可靠性下的定位精度/m		測(cè)速精度/ (m·s-1)	95 %可靠性下的測(cè)時(shí)精度/ns
			水平方向	高程方向
BDS	B1C/B2a：0.6（RMS）	0.006（RMS）	10	10	0.2（95 %）可靠性下的結(jié)果	20
	B1I/B3I：1（RMS）
GPS	95 %可靠性下的結(jié)果為7.8	95 %可靠性下的結(jié)果為0.006	9	15	0.1	40
Galileo	95 %可靠性下的結(jié)果為7	—	4	8	—	30
GLONASS	95 %可靠性下的結(jié)果為18	95 %可靠性下的結(jié)果為0.02	5	9	—	700

表5 GMSS公開(kāi)服務(wù)性能參數(shù)

事實(shí)上，各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)測(cè)性能均優(yōu)于承諾的公開(kāi)服務(wù)性能。根據(jù)2019年第14屆全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)（international committee on global navigation satellite system, ICG）會(huì)議中國(guó)衛(wèi)星管理辦公室的報(bào)告[18]，BDS B1I/B3I的實(shí)測(cè)水平定位精度為3.6 m（95 %可靠性下的結(jié)果）、高程定位精度為6.6 m（95 %可靠性下的結(jié)果）、測(cè)速精度為0.05 m/s（95 %可靠性下的結(jié)果）、定時(shí)精度為9.8 ns（95 %可靠性下的結(jié)果），B1C/B2a的實(shí)測(cè)水平定位精度為2.4 m（95 %可靠性下的結(jié)果）、高程定位精度為4.3 m（95 %可靠性下的結(jié)果）、測(cè)速精度為0.06 m/s（95 %可靠性下的結(jié)果）、定時(shí)精度為19.1 ns（95 %可靠性下的結(jié)果）。根據(jù)2019年第14屆ICG會(huì)議國(guó)家協(xié)調(diào)辦公室（National Coordination Office, NCO）的報(bào)告[19]，從2018-11-14—2019-11-13的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，GPS的平均URE為0.514 m、最優(yōu)天URE為0.362 m、最差天URE為0.666 m。根據(jù)2019年第14屆ICG會(huì)議歐洲航天局的報(bào)告[20-21]，2019年9月統(tǒng)計(jì)的Galileo衛(wèi)星URE為0.27 m（95 %可靠性下的結(jié)果），在赤道地區(qū)監(jiān)測(cè)的最差定位精度為2.79 m（95 %可靠性下的結(jié)果）。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)現(xiàn)有的4大GNSS進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，分析了系統(tǒng)的星座特點(diǎn)，指出了BOS MEO/ IGSO/GEO組合星座的優(yōu)勢(shì)；總結(jié)了各導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)體制，突出了多系統(tǒng)兼容互操作以及BDS信息編碼的優(yōu)勢(shì)；對(duì)各系統(tǒng)的坐標(biāo)系和時(shí)間系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比分析；分析了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能，并對(duì)各導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能參數(shù)進(jìn)行了匯總。通過(guò)對(duì)比分析可知：BDS全球化后，其技術(shù)先進(jìn)、功能齊備、性能優(yōu)異，與GPS和Galileo具有極好的兼容與互操作性，且擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，處于與GPS并跑階段，為BDS走向世界、成為國(guó)際主流提供了重要保障。隨著國(guó)家在資源和人力方面的持續(xù)大力投入，預(yù)期在不遠(yuǎn)的將來(lái)，BDS將領(lǐng)跑?chē)?guó)外的GNSS。

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