衛(wèi)星廣播星歷的形成課件

北斗運(yùn)行控制策略譚述森二○一○年五月北斗運(yùn)行控制策略譚述森二○一○年五月摘要：根據(jù)北斗的任務(wù)及特色，介紹了北斗運(yùn)行控制的任務(wù)，分析北斗運(yùn)行控制的形式，闡述在該形式下面臨的困難。提出了北斗星間、星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略。對(duì)該策略下的星間觀測(cè)、星地觀測(cè)具體任務(wù)、特點(diǎn)、處理內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)介紹。最后就系統(tǒng)平穩(wěn)過渡及穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行了總結(jié)。22一、北斗的任務(wù)及特色

（一）北斗任務(wù)

任務(wù)：●實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш剑?0m）●滿足中國(guó)區(qū)域ICAOCAT-1需求精度18.2m/7.7m～4.4m(95%)非連續(xù)性８×10-6/15s非完好性2×10-7/進(jìn)近告警時(shí)間6s可用性0.99753一、北斗的任務(wù)及特色3一、北斗的任務(wù)及特色

●滿足中國(guó)區(qū)域位置報(bào)告及短電文通信●實(shí)現(xiàn)GNSS互操作GPS：L1c、L5，Galileo:L1,E5北斗特色：●突出區(qū)域服務(wù)能力——中國(guó)區(qū)域廣域增強(qiáng)是北斗的重要建設(shè)任務(wù)——廣域增強(qiáng)系統(tǒng)是北斗運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成部分4一、北斗的任務(wù)及特色44一、北斗的任務(wù)及特色

●突出位置報(bào)告與短電文通信功能——位置報(bào)告與RDSS定位業(yè)務(wù)同時(shí)完成——定位與位置報(bào)告最短完成時(shí)間1s——定位與指揮調(diào)度于一體5一、北斗的任務(wù)及特色55一、北斗的任務(wù)及特色

——事件的內(nèi)容與發(fā)生的地點(diǎn)時(shí)間在一封短信中完成——擺脫了“先定位再報(bào)告”的若干苦惱與弊?。〞r(shí)間

達(dá)120s.用戶屬性混淆、位置與時(shí)間錯(cuò)位）6一、北斗的任務(wù)及特色66一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)1、觀測(cè)數(shù)據(jù)采集●采集地面站對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)的觀測(cè)參數(shù)偽距觀測(cè)量載波相位觀測(cè)量星地時(shí)間同步觀測(cè)量7一、北斗的任務(wù)及特色77一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)

●采集星間相互觀測(cè)量

星間雙向時(shí)間同步觀測(cè)量8一、北斗的任務(wù)及特色88一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)2、觀測(cè)參數(shù)處理衛(wèi)星鐘差及預(yù)報(bào)參數(shù)衛(wèi)星星歷及預(yù)報(bào)參數(shù)電離層校正參數(shù)處理及預(yù)報(bào)導(dǎo)航信息完好性處理及告警9一、北斗的任務(wù)及特色99一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)3、衛(wèi)星廣播星歷的形成、注入與發(fā)布衛(wèi)星鐘差歷書及精密軌道電離層參數(shù)10一、北斗的任務(wù)及特色1010一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)4、星座評(píng)定及管理星座覆蓋特性評(píng)定及管理星座可用性評(píng)價(jià)及管理衛(wèi)星非連續(xù)性中斷處理與恢復(fù)衛(wèi)星可用性評(píng)價(jià)與管理衛(wèi)星組網(wǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)與調(diào)度11一、北斗的任務(wù)及特色1111一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)5、GNSS互操作與廣域增強(qiáng)提供GNSS互操作校正參數(shù)（系統(tǒng)時(shí)間偏差、系統(tǒng)座標(biāo)改正）提供GNSS星歷、校正參數(shù)提供服務(wù)區(qū)電離層校正參數(shù)12一、北斗的任務(wù)及特色1212一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)6、完成用戶服務(wù)與管理支持RDSS業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)授權(quán)用戶的位置報(bào)告實(shí)現(xiàn)調(diào)度部門對(duì)授權(quán)用戶的位置、通信監(jiān)管13一、北斗的任務(wù)及特色1313一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式1、GPS地面全球布站運(yùn)行控制+星間鏈路維持180天自主運(yùn)行●主控站（MCS）美國(guó)科羅拉多州噴泉城空軍基地

備用主控站馬薩諸塞州蓋塞爾斯堡●監(jiān)測(cè)站全球布5個(gè)站地面網(wǎng)連接觀測(cè)量偽距14一、北斗的任務(wù)及特色1414一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●上行注入站全球4個(gè)地面能見角±72度●處理數(shù)據(jù)：聯(lián)合偽距解衛(wèi)星鐘差及軌道參數(shù)

全星座衛(wèi)星鐘差及軌道精度對(duì)病態(tài)鐘免疫力低

優(yōu)勢(shì)光壓模型在ⅡR星以后提高一個(gè)數(shù)量級(jí).

ⅡR銣鐘天穩(wěn)定度1×10-1415一、北斗的任務(wù)及特色1515一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●控制數(shù)據(jù)：超差星歷更新，3次加載/星/日

URE均方根值為4.2m(1)16一、北斗的任務(wù)及特色1616一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●星間鏈路維持自主運(yùn)行精度GPSBlockⅡR設(shè)有UHF星間鏈路機(jī)理：觀測(cè)量偽距。充分利用6個(gè)軌道面優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)1個(gè)數(shù)量級(jí)的太陽光壓模型，定軌精度高之優(yōu)勢(shì)，在180天星歷支持下相互定位，修正星歷。典型情況每顆星可觀測(cè)另外8～16顆衛(wèi)星。DOP值低

缺點(diǎn)：精度維持能力差，對(duì)病態(tài)衛(wèi)星鐘免疫力低17一、北斗的任務(wù)及特色1717一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●地面控中心（莫斯科）處理特點(diǎn):●監(jiān)測(cè)接收機(jī)觀測(cè)偽距●C波段雷達(dá)觀測(cè)量為距離、速度●獨(dú)立計(jì)算鐘差●由距離量和速度量求衛(wèi)星位置衛(wèi)星鐘誤差對(duì)軌道精度耦合小18一、北斗的任務(wù)及特色1818一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●監(jiān)測(cè)站分布僅確保俄領(lǐng)土內(nèi)的高精度星歷控制。經(jīng)度方向跨度為180度●注入站星歷和時(shí)差注入1～2次/星/日●激光站（20套）測(cè)定地球坐標(biāo)地球引力場(chǎng)模型修正定軌精度19一、北斗的任務(wù)及特色1919一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●時(shí)間同步站

觀測(cè)量偽距計(jì)算量時(shí)差1次/星/日星上時(shí)差參數(shù)更新2次/星/日

特點(diǎn)：星歷和時(shí)間同步分別解算無星間鏈路20一、北斗的任務(wù)及特色2020一、北斗的任務(wù)及特色

3、Galileo全球布站●地面控制中心（一主一備）歐洲●地面站上下行遙控遙測(cè)及測(cè)距

向衛(wèi)星注入導(dǎo)航信息及時(shí)鐘修正參數(shù)

2個(gè)位于歐洲，3個(gè)位于全球

21一、北斗的任務(wù)及特色2121一、北斗的任務(wù)及特色

有：法國(guó)的Toulouse德國(guó)的Weiheim澳大利亞的Perth美國(guó)的檀香山南美的Falxlands

緯度跨越48度～-52度經(jīng)度跨越360度

機(jī)理同GPS，但衛(wèi)星鐘及太陽光壓的模型有差距●星間鏈路無22一、北斗的任務(wù)及特色2222一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析優(yōu)勢(shì)：●RDSS+RNSS兩種體制●GEO+IGSO+MEO多鐘軌道選擇●RNSS應(yīng)用+RDSS定位及位置報(bào)告應(yīng)用23一、北斗的任務(wù)及特色2323一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析差距：●國(guó)土幅原有限南北38度東西60度

地面觀測(cè)量只能確保區(qū)域?qū)Ш骄取裉柟鈮耗Ｐ途鹊鸵粋€(gè)數(shù)量級(jí)差距≥20年●衛(wèi)星鐘長(zhǎng)穩(wěn)、長(zhǎng)漂低一個(gè)數(shù)量級(jí)差距≥20年24一、北斗的任務(wù)及特色2424一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析2、運(yùn)行控制形式分析●境內(nèi)設(shè)地面觀測(cè)站+星間雙向時(shí)間同步觀測(cè)實(shí)現(xiàn)全球高精度星歷控制●不同高度衛(wèi)星構(gòu)成固定、非固定雙向時(shí)間同步●GEO、IGSO星地鏈路構(gòu)建穩(wěn)定星間網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合運(yùn)行模式25一、北斗的任務(wù)及特色2525一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析●RDSS分布式處理系統(tǒng)服務(wù)于定位與位置報(bào)告（短電文通信）●GNSS互操作與廣域增強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行模式

降低互操作系統(tǒng)及終端復(fù)雜度

提升互操作性能26一、北斗的任務(wù)及特色2626二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（一）不利形勢(shì)1、幅原有限，地面觀測(cè)量、星地觀測(cè)量難以支持全球穩(wěn)定運(yùn)行星歷精度境外設(shè)站缺乏穩(wěn)定的地面網(wǎng)絡(luò)支持27二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2727二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、衛(wèi)星太陽光壓模型缺乏考煉、精度控制能力差

定軌精度需磨煉3、衛(wèi)星鐘與ⅡR1×10-14差距大、且優(yōu)劣參差不齊4、星間鏈路模式需進(jìn)一步探討28二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2828二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（二）有利形勢(shì)1、具有星地雙向時(shí)間同步、站間雙向時(shí)間同步應(yīng)用成果●理論成熟●機(jī)理清楚同一路徑雙向偽距觀測(cè)是提高兩站時(shí)間同步的關(guān)鍵●已達(dá)2ns同步精度29二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2929二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、具有高精度時(shí)間同步下的定軌技術(shù)支持●時(shí)間同步、精密軌道分別求解

時(shí)間同步精度高（顯著優(yōu)于GLONASS）30二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3030二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析●對(duì)病態(tài)鐘的免疫能力強(qiáng)●病態(tài)衛(wèi)星鐘不影響系統(tǒng)時(shí)不影響其它衛(wèi)星鐘差精度對(duì)定軌精度影響弱31二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3131二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3、具有多種定軌方式的聯(lián)合評(píng)定方法4、具有三種不同高度的衛(wèi)星組網(wǎng)有優(yōu)勢(shì)可用：●構(gòu)成統(tǒng)一星間鏈路管理模式●降低星地工作頻度（不須MEO星地鏈路頻繁介入）32二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3232二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析●同軌道面內(nèi)的衛(wèi)星雙向時(shí)間同步有利于提高時(shí)間同步精度（相對(duì)距離變化量?。癫荚O(shè)于空間時(shí)間站的優(yōu)良衛(wèi)星鐘可以提升劣質(zhì)鐘的時(shí)間同步精度●境內(nèi)一個(gè)星地時(shí)間同步/注入站的有效工作可在星間鏈路協(xié)同下維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作33二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3333二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（三）跨越式發(fā)展的基本思路1、面對(duì)差距，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論技術(shù)研究●加強(qiáng)衛(wèi)星原子鐘攻關(guān)及生產(chǎn)建設(shè)達(dá)到ⅡR衛(wèi)星銣鐘水平●積累三種軌道衛(wèi)星光壓模型精準(zhǔn)度經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)在2020年達(dá)到ⅡR衛(wèi)星水平34二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3434二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、提高對(duì)組網(wǎng)衛(wèi)星連續(xù)觀測(cè)弧段●提高衛(wèi)星鐘時(shí)間同步處理及預(yù)報(bào)頻度由10小時(shí)～16小時(shí)間隔縮短至2～3小時(shí)●提高衛(wèi)星軌道處理及預(yù)報(bào)頻度每2小時(shí)預(yù)報(bào)周期均有新觀測(cè)參數(shù)支持35二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3535二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（四）多手段、多鏈路信號(hào)觀測(cè)，多任務(wù)并行處理

是北斗運(yùn)行控制的基本策略包括：地面站對(duì)導(dǎo)航信號(hào)觀測(cè)

星地時(shí)間同步雙向偽距觀測(cè)

星間時(shí)間同步雙向偽距觀測(cè)36二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3636二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析星鐘利用星地雙向偽距鐘差處理星鐘利用星間雙向偽距鐘差處理星間偽距定軌處理星間、地面聯(lián)合偽距定軌處理

37二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3737三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析1、星間觀測(cè)量的定義星間觀測(cè)量為雙向偽距同步觀測(cè)量定義：在t時(shí)刻衛(wèi)星A、B獲得觀測(cè)對(duì)方的偽距為：（1）（2）衛(wèi)星A、B鐘差為（3）38三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略3838三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析——為衛(wèi)星A對(duì)B的偽距觀測(cè)量——為衛(wèi)星B對(duì)A的偽距觀測(cè)量——為t時(shí)刻兩星間的空間距離——為求解的兩星間鐘差39三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略3939三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析ΔT——為兩星存在的鐘差——是與偽距變化率和鐘差有關(guān)的改正項(xiàng)，當(dāng)相對(duì)距離等于常數(shù)時(shí)，有鐘差（4）40三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4040三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析同一軌道面固定兩星間相對(duì)距離變化→0兩星間的鐘差精度與偽距觀測(cè)時(shí)刻成松耦合所以，同一軌道面的星間鐘差精度高非同軌道面的星間鐘差觀測(cè)精度低41三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4141三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略2、星間觀測(cè)的任務(wù)●獲得雙向時(shí)間同步●獲得定軌觀測(cè)量●獲得電離層校正參數(shù)●交換觀測(cè)量（數(shù)據(jù)）42三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4242三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（二）提高星間觀測(cè)量精度措施1、合理的星間路由選擇和連續(xù)測(cè)量是提高星間觀測(cè)量精度的基本手段●同軌道面星間觀測(cè)優(yōu)于異軌道面星間觀測(cè)量

43三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4343三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（二）提高星間觀測(cè)量精度措施間雙向時(shí)間精度高

異軌道面星間雙向時(shí)間同步精度低44三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4444三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略●不同高度軌道所在衛(wèi)星精度低

與間同步精度低●優(yōu)選同軌道面的星間雙向時(shí)間同步觀測(cè)路●非同軌道面的任務(wù)以數(shù)據(jù)交換為主45三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4545三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略2、以GEO衛(wèi)星為通信節(jié)點(diǎn)是提高數(shù)據(jù)交換效率

和安全性的有效方法●MEO對(duì)地交換系統(tǒng)復(fù)雜度高●GEO對(duì)地交換系統(tǒng)復(fù)雜度低46三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4646三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略3、定向連續(xù)觀測(cè)是確保星間鏈路強(qiáng)度的合適選擇●以固定指向鏈路為優(yōu)●以順序分別指向鏈路為劣47三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4747三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4、以穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)（GEO）衛(wèi)星鐘為構(gòu)架的空間時(shí)間站

削弱劣質(zhì)衛(wèi)星鐘對(duì)全系統(tǒng)星歷精度的影響●GEO高質(zhì)量星鐘可同步全系統(tǒng)鐘●避免劣質(zhì)量對(duì)另外衛(wèi)星星歷精度的影響48三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4848三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（三）GEO衛(wèi)星與地面間觀測(cè)參數(shù)與數(shù)據(jù)交換1、任務(wù)●實(shí)現(xiàn)太空時(shí)間站主鐘與地面鐘同步●獲得星座定向參數(shù)●實(shí)現(xiàn)GEO與其它衛(wèi)星間的偽距觀測(cè)●星間數(shù)據(jù)與注入?yún)?shù)交換49三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4949三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（三）GEO衛(wèi)星與地面間觀測(cè)參數(shù)與數(shù)據(jù)交換2、基本策略●GEO為星地?cái)?shù)據(jù)交換主鏈路●IGSO為星地?cái)?shù)據(jù)交換輔助鏈路●MEO為星地設(shè)備驗(yàn)證鏈路50三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略5050三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（四）地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的用途及處理1、增強(qiáng)中國(guó)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ痪?、提供CAT-1完好性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)3、驗(yàn)證星間數(shù)據(jù)的有效性4、支持全球高精度星歷5、支持GNSS互操作及性能增強(qiáng)51三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略5151三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略四、北斗平穩(wěn)過渡及穩(wěn)定運(yùn)行策略（一）平穩(wěn)過渡概念北斗試驗(yàn)階段RDSS服務(wù)（CPⅠ）北斗區(qū)域系統(tǒng)CPⅡ服務(wù)北斗全球系統(tǒng)CPⅢ服務(wù)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，用戶終端前向兼容52三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略5252三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（二）平穩(wěn)過渡計(jì)劃1、CPⅡ衛(wèi)星（一期工程衛(wèi)星）充分滿足區(qū)域服務(wù)能力（2012年）2、CPⅢ衛(wèi)星（全球工程）兼容CPⅡ衛(wèi)星+用戶終端前向兼容→逐步實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)體制（2020年）3、CPⅢ衛(wèi)星星座全網(wǎng)運(yùn)行（2020年后）53三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略5353三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（三）平穩(wěn)過渡策略1、衛(wèi)星兼容+終端兼容2、運(yùn)行控制系統(tǒng)逐步由地面向星地一體化過渡54三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略5454謝謝！55謝謝！55北斗運(yùn)行控制策略譚述森二○一○年五月北斗運(yùn)行控制策略譚述森二○一○年五月摘要：根據(jù)北斗的任務(wù)及特色，介紹了北斗運(yùn)行控制的任務(wù)，分析北斗運(yùn)行控制的形式，闡述在該形式下面臨的困難。提出了北斗星間、星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略。對(duì)該策略下的星間觀測(cè)、星地觀測(cè)具體任務(wù)、特點(diǎn)、處理內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)介紹。最后就系統(tǒng)平穩(wěn)過渡及穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行了總結(jié)。572一、北斗的任務(wù)及特色

（一）北斗任務(wù)

任務(wù)：●實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш剑?0m）●滿足中國(guó)區(qū)域ICAOCAT-1需求精度18.2m/7.7m～4.4m(95%)非連續(xù)性８×10-6/15s非完好性2×10-7/進(jìn)近告警時(shí)間6s可用性0.997558一、北斗的任務(wù)及特色3一、北斗的任務(wù)及特色

●滿足中國(guó)區(qū)域位置報(bào)告及短電文通信●實(shí)現(xiàn)GNSS互操作GPS：L1c、L5，Galileo:L1,E5北斗特色：●突出區(qū)域服務(wù)能力——中國(guó)區(qū)域廣域增強(qiáng)是北斗的重要建設(shè)任務(wù)——廣域增強(qiáng)系統(tǒng)是北斗運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成部分59一、北斗的任務(wù)及特色459一、北斗的任務(wù)及特色

●突出位置報(bào)告與短電文通信功能——位置報(bào)告與RDSS定位業(yè)務(wù)同時(shí)完成——定位與位置報(bào)告最短完成時(shí)間1s——定位與指揮調(diào)度于一體60一、北斗的任務(wù)及特色560一、北斗的任務(wù)及特色

——事件的內(nèi)容與發(fā)生的地點(diǎn)時(shí)間在一封短信中完成——擺脫了“先定位再報(bào)告”的若干苦惱與弊?。〞r(shí)間

達(dá)120s.用戶屬性混淆、位置與時(shí)間錯(cuò)位）61一、北斗的任務(wù)及特色661一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)1、觀測(cè)數(shù)據(jù)采集●采集地面站對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)的觀測(cè)參數(shù)偽距觀測(cè)量載波相位觀測(cè)量星地時(shí)間同步觀測(cè)量62一、北斗的任務(wù)及特色762一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)

●采集星間相互觀測(cè)量

星間雙向時(shí)間同步觀測(cè)量63一、北斗的任務(wù)及特色863一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)2、觀測(cè)參數(shù)處理衛(wèi)星鐘差及預(yù)報(bào)參數(shù)衛(wèi)星星歷及預(yù)報(bào)參數(shù)電離層校正參數(shù)處理及預(yù)報(bào)導(dǎo)航信息完好性處理及告警64一、北斗的任務(wù)及特色964一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)3、衛(wèi)星廣播星歷的形成、注入與發(fā)布衛(wèi)星鐘差歷書及精密軌道電離層參數(shù)65一、北斗的任務(wù)及特色1065一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)4、星座評(píng)定及管理星座覆蓋特性評(píng)定及管理星座可用性評(píng)價(jià)及管理衛(wèi)星非連續(xù)性中斷處理與恢復(fù)衛(wèi)星可用性評(píng)價(jià)與管理衛(wèi)星組網(wǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)與調(diào)度66一、北斗的任務(wù)及特色1166一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)5、GNSS互操作與廣域增強(qiáng)提供GNSS互操作校正參數(shù)（系統(tǒng)時(shí)間偏差、系統(tǒng)座標(biāo)改正）提供GNSS星歷、校正參數(shù)提供服務(wù)區(qū)電離層校正參數(shù)67一、北斗的任務(wù)及特色1267一、北斗的任務(wù)及特色

（二）北斗運(yùn)行控制任務(wù)6、完成用戶服務(wù)與管理支持RDSS業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)授權(quán)用戶的位置報(bào)告實(shí)現(xiàn)調(diào)度部門對(duì)授權(quán)用戶的位置、通信監(jiān)管68一、北斗的任務(wù)及特色1368一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式1、GPS地面全球布站運(yùn)行控制+星間鏈路維持180天自主運(yùn)行●主控站（MCS）美國(guó)科羅拉多州噴泉城空軍基地

備用主控站馬薩諸塞州蓋塞爾斯堡●監(jiān)測(cè)站全球布5個(gè)站地面網(wǎng)連接觀測(cè)量偽距69一、北斗的任務(wù)及特色1469一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●上行注入站全球4個(gè)地面能見角±72度●處理數(shù)據(jù)：聯(lián)合偽距解衛(wèi)星鐘差及軌道參數(shù)

全星座衛(wèi)星鐘差及軌道精度對(duì)病態(tài)鐘免疫力低

優(yōu)勢(shì)光壓模型在ⅡR星以后提高一個(gè)數(shù)量級(jí).

ⅡR銣鐘天穩(wěn)定度1×10-1470一、北斗的任務(wù)及特色1570一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●控制數(shù)據(jù)：超差星歷更新，3次加載/星/日

URE均方根值為4.2m(1)71一、北斗的任務(wù)及特色1671一、北斗的任務(wù)及特色

（三）國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)行控制基本形式●星間鏈路維持自主運(yùn)行精度GPSBlockⅡR設(shè)有UHF星間鏈路機(jī)理：觀測(cè)量偽距。充分利用6個(gè)軌道面優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)1個(gè)數(shù)量級(jí)的太陽光壓模型，定軌精度高之優(yōu)勢(shì)，在180天星歷支持下相互定位，修正星歷。典型情況每顆星可觀測(cè)另外8～16顆衛(wèi)星。DOP值低

缺點(diǎn)：精度維持能力差，對(duì)病態(tài)衛(wèi)星鐘免疫力低72一、北斗的任務(wù)及特色1772一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●地面控中心（莫斯科）處理特點(diǎn):●監(jiān)測(cè)接收機(jī)觀測(cè)偽距●C波段雷達(dá)觀測(cè)量為距離、速度●獨(dú)立計(jì)算鐘差●由距離量和速度量求衛(wèi)星位置衛(wèi)星鐘誤差對(duì)軌道精度耦合小73一、北斗的任務(wù)及特色1873一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●監(jiān)測(cè)站分布僅確保俄領(lǐng)土內(nèi)的高精度星歷控制。經(jīng)度方向跨度為180度●注入站星歷和時(shí)差注入1～2次/星/日●激光站（20套）測(cè)定地球坐標(biāo)地球引力場(chǎng)模型修正定軌精度74一、北斗的任務(wù)及特色1974一、北斗的任務(wù)及特色

2、GLONASS境內(nèi)布站運(yùn)行控制形式●時(shí)間同步站

觀測(cè)量偽距計(jì)算量時(shí)差1次/星/日星上時(shí)差參數(shù)更新2次/星/日

特點(diǎn)：星歷和時(shí)間同步分別解算無星間鏈路75一、北斗的任務(wù)及特色2075一、北斗的任務(wù)及特色

3、Galileo全球布站●地面控制中心（一主一備）歐洲●地面站上下行遙控遙測(cè)及測(cè)距

向衛(wèi)星注入導(dǎo)航信息及時(shí)鐘修正參數(shù)

2個(gè)位于歐洲，3個(gè)位于全球

76一、北斗的任務(wù)及特色2176一、北斗的任務(wù)及特色

有：法國(guó)的Toulouse德國(guó)的Weiheim澳大利亞的Perth美國(guó)的檀香山南美的Falxlands

緯度跨越48度～-52度經(jīng)度跨越360度

機(jī)理同GPS，但衛(wèi)星鐘及太陽光壓的模型有差距●星間鏈路無77一、北斗的任務(wù)及特色2277一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析優(yōu)勢(shì)：●RDSS+RNSS兩種體制●GEO+IGSO+MEO多鐘軌道選擇●RNSS應(yīng)用+RDSS定位及位置報(bào)告應(yīng)用78一、北斗的任務(wù)及特色2378一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析差距：●國(guó)土幅原有限南北38度東西60度

地面觀測(cè)量只能確保區(qū)域?qū)Ш骄取裉柟鈮耗Ｐ途鹊鸵粋€(gè)數(shù)量級(jí)差距≥20年●衛(wèi)星鐘長(zhǎng)穩(wěn)、長(zhǎng)漂低一個(gè)數(shù)量級(jí)差距≥20年79一、北斗的任務(wù)及特色2479一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析2、運(yùn)行控制形式分析●境內(nèi)設(shè)地面觀測(cè)站+星間雙向時(shí)間同步觀測(cè)實(shí)現(xiàn)全球高精度星歷控制●不同高度衛(wèi)星構(gòu)成固定、非固定雙向時(shí)間同步●GEO、IGSO星地鏈路構(gòu)建穩(wěn)定星間網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合運(yùn)行模式80一、北斗的任務(wù)及特色2580一、北斗的任務(wù)及特色

（四）北斗特色及運(yùn)行控制形式分析●RDSS分布式處理系統(tǒng)服務(wù)于定位與位置報(bào)告（短電文通信）●GNSS互操作與廣域增強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行模式

降低互操作系統(tǒng)及終端復(fù)雜度

提升互操作性能81一、北斗的任務(wù)及特色2681二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（一）不利形勢(shì)1、幅原有限，地面觀測(cè)量、星地觀測(cè)量難以支持全球穩(wěn)定運(yùn)行星歷精度境外設(shè)站缺乏穩(wěn)定的地面網(wǎng)絡(luò)支持82二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2782二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、衛(wèi)星太陽光壓模型缺乏考煉、精度控制能力差

定軌精度需磨煉3、衛(wèi)星鐘與ⅡR1×10-14差距大、且優(yōu)劣參差不齊4、星間鏈路模式需進(jìn)一步探討83二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2883二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（二）有利形勢(shì)1、具有星地雙向時(shí)間同步、站間雙向時(shí)間同步應(yīng)用成果●理論成熟●機(jī)理清楚同一路徑雙向偽距觀測(cè)是提高兩站時(shí)間同步的關(guān)鍵●已達(dá)2ns同步精度84二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2984二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、具有高精度時(shí)間同步下的定軌技術(shù)支持●時(shí)間同步、精密軌道分別求解

時(shí)間同步精度高（顯著優(yōu)于GLONASS）85二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3085二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析●對(duì)病態(tài)鐘的免疫能力強(qiáng)●病態(tài)衛(wèi)星鐘不影響系統(tǒng)時(shí)不影響其它衛(wèi)星鐘差精度對(duì)定軌精度影響弱86二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3186二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3、具有多種定軌方式的聯(lián)合評(píng)定方法4、具有三種不同高度的衛(wèi)星組網(wǎng)有優(yōu)勢(shì)可用：●構(gòu)成統(tǒng)一星間鏈路管理模式●降低星地工作頻度（不須MEO星地鏈路頻繁介入）87二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3287二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析●同軌道面內(nèi)的衛(wèi)星雙向時(shí)間同步有利于提高時(shí)間同步精度（相對(duì)距離變化量?。癫荚O(shè)于空間時(shí)間站的優(yōu)良衛(wèi)星鐘可以提升劣質(zhì)鐘的時(shí)間同步精度●境內(nèi)一個(gè)星地時(shí)間同步/注入站的有效工作可在星間鏈路協(xié)同下維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作88二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3388二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（三）跨越式發(fā)展的基本思路1、面對(duì)差距，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論技術(shù)研究●加強(qiáng)衛(wèi)星原子鐘攻關(guān)及生產(chǎn)建設(shè)達(dá)到ⅡR衛(wèi)星銣鐘水平●積累三種軌道衛(wèi)星光壓模型精準(zhǔn)度經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)在2020年達(dá)到ⅡR衛(wèi)星水平89二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3489二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析2、提高對(duì)組網(wǎng)衛(wèi)星連續(xù)觀測(cè)弧段●提高衛(wèi)星鐘時(shí)間同步處理及預(yù)報(bào)頻度由10小時(shí)～16小時(shí)間隔縮短至2～3小時(shí)●提高衛(wèi)星軌道處理及預(yù)報(bào)頻度每2小時(shí)預(yù)報(bào)周期均有新觀測(cè)參數(shù)支持90二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3590二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析（四）多手段、多鏈路信號(hào)觀測(cè)，多任務(wù)并行處理

是北斗運(yùn)行控制的基本策略包括：地面站對(duì)導(dǎo)航信號(hào)觀測(cè)

星地時(shí)間同步雙向偽距觀測(cè)

星間時(shí)間同步雙向偽距觀測(cè)91二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3691二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析星鐘利用星地雙向偽距鐘差處理星鐘利用星間雙向偽距鐘差處理星間偽距定軌處理星間、地面聯(lián)合偽距定軌處理

92二、北斗運(yùn)行面臨的形勢(shì)分析3792三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析1、星間觀測(cè)量的定義星間觀測(cè)量為雙向偽距同步觀測(cè)量定義：在t時(shí)刻衛(wèi)星A、B獲得觀測(cè)對(duì)方的偽距為：（1）（2）衛(wèi)星A、B鐘差為（3）93三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略3893三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析——為衛(wèi)星A對(duì)B的偽距觀測(cè)量——為衛(wèi)星B對(duì)A的偽距觀測(cè)量——為t時(shí)刻兩星間的空間距離——為求解的兩星間鐘差94三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略3994三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析ΔT——為兩星存在的鐘差——是與偽距變化率和鐘差有關(guān)的改正項(xiàng)，當(dāng)相對(duì)距離等于常數(shù)時(shí)，有鐘差（4）95三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4095三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（一）星間觀測(cè)及數(shù)據(jù)交換任務(wù)分析同一軌道面固定兩星間相對(duì)距離變化→0兩星間的鐘差精度與偽距觀測(cè)時(shí)刻成松耦合所以，同一軌道面的星間鐘差精度高非同軌道面的星間鐘差觀測(cè)精度低96三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4196三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略2、星間觀測(cè)的任務(wù)●獲得雙向時(shí)間同步●獲得定軌觀測(cè)量●獲得電離層校正參數(shù)●交換觀測(cè)量（數(shù)據(jù)）97三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略4297三、星間星地及地面聯(lián)合觀測(cè)處理策略（二）提高星間觀測(cè)量精度措施1、合理的星間路由選擇和連續(xù)測(cè)量是提高星間觀測(cè)量精度的基本手段●同軌道面星間觀測(cè)優(yōu)于異軌道面星間觀測(cè)量