葉永光

（國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，廣東廣州 510405）

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能監(jiān)測及評估方法研究

葉永光

（國民用航空中南地區(qū)空中交通管理局，廣東廣州 510405）

基于GNSS領(lǐng)域競爭日益劇烈的背景下，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能問題逐漸引起了人們的關(guān)注，同時由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能關(guān)系著GNSS操作、服務(wù)水平，因而相關(guān)技術(shù)人員在對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行操控過程中應(yīng)注重結(jié)合RNP指標(biāo)評估特點，全面掌控到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運行狀況，即及時發(fā)現(xiàn)其運行過程中突顯出的故障問題，最終由此滿足GNSS領(lǐng)域應(yīng)用需求。本文從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能監(jiān)測內(nèi)容分析入手，旨在推動當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航建設(shè)工作的有序展開。

衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)性能 監(jiān)測 評估方法

GNSS被廣泛應(yīng)用于國家安全、社會發(fā)展等建設(shè)領(lǐng)域，但就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，我國GNSS服務(wù)狀況與美國GPS運行狀況及俄羅斯GLONASS系統(tǒng)開發(fā)相比，仍然存在著某些不可忽視的問題。因而在此基礎(chǔ)上，為了強(qiáng)化我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位服務(wù)功能，應(yīng)注重針對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能展開監(jiān)測工作，同時注重在監(jiān)測工作開展過程中整合監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星導(dǎo)航的高效維護(hù)。以下就是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能監(jiān)測及評估方法的詳細(xì)闡述。

1 衛(wèi)星導(dǎo)航性能監(jiān)測內(nèi)容

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，我國衛(wèi)星導(dǎo)航在運行過程中仍然存在著偽碼信號畸變、信號發(fā)射功率、衛(wèi)星鐘異常等問題，影響到了整體用戶定位結(jié)果的精準(zhǔn)性。為此，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)操控過程中應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)對系統(tǒng)性能狀況的監(jiān)測，即監(jiān)測內(nèi)容如下：

第一，就美國航空航天局統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，衛(wèi)星導(dǎo)航在軌跡運行過程中將平均存有6次故障現(xiàn)象，且由空間環(huán)境所促就故障問題的事故占據(jù)總體的16.5%，因而在衛(wèi)星導(dǎo)航性能監(jiān)測工作開展過程中應(yīng)注重針對空間環(huán)境展開監(jiān)測行為，同時注重在監(jiān)測工作開展過程中整合監(jiān)測結(jié)果，且做出預(yù)警措施，由此來提升衛(wèi)星導(dǎo)航使用壽命。

第二，由于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在運行過程中存在著信號異常問題，因而在衛(wèi)星導(dǎo)航性能監(jiān)測工作開展過程中應(yīng)注重針對載波頻率穩(wěn)定性、極化純度、相位噪聲、偽碼數(shù)據(jù)相關(guān)性、誤碼率等展開監(jiān)測行為，繼而及時發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星鐘異常等現(xiàn)象，對其展開有效處理［1］。

第三，在衛(wèi)星導(dǎo)航性能監(jiān)測工作開展過程中強(qiáng)調(diào)對衛(wèi)星鐘頻率穩(wěn)定性等層面的監(jiān)測亦是至關(guān)重要的，為此，相關(guān)技術(shù)人員在監(jiān)測工作開展過程中應(yīng)著重提高對其的重視程度。

2 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能監(jiān)測、評估方法

2.1 基本評估方法

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能監(jiān)測、評估環(huán)節(jié)開展過程中，基本評估方法的應(yīng)用有助于全面掌控到衛(wèi)星導(dǎo)航運行狀況。因而相關(guān)工作人員在基本評估工作開展過程中，應(yīng)注重明確衛(wèi)星飛行區(qū)域，例如，在GPS衛(wèi)星飛行區(qū)域確定過程中可將軌道傾角作為指標(biāo)，即確定飛行區(qū)域在南緯55°至北緯55°之間，由此滿足衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估工作開展條件。同時，基于衛(wèi)星飛行區(qū)域信息獲取的基礎(chǔ)上，在基礎(chǔ)評估工作開展過程中應(yīng)注重依據(jù)衛(wèi)星飛行狀況將飛行區(qū)域劃分為若干個格網(wǎng)，且在格網(wǎng)劃分過程中以坐標(biāo)點的形式對有限個網(wǎng)格進(jìn)行標(biāo)示，由此便于監(jiān)測站在評估環(huán)節(jié)開展過程中整合評估數(shù)據(jù)。

2.2 服務(wù)層精度可用性評估方法

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估工作開展過程中，服務(wù)層精度可用性評估行為的展開，首先，要求監(jiān)測站在評估工作開展過程中應(yīng)注重計算SAT，即服務(wù)可用性門限，同時注重在服務(wù)層精度評估過程中以SAT值的方式對HSAT進(jìn)行描述。例如，2008年，GPS SPS PS在服務(wù)層精度可用性評估工作開展過程中為了將評估結(jié)果的精準(zhǔn)度提升至96%左右，以SAT值形式對24位軌位星座進(jìn)行了描述，且設(shè)定VSAT=13.6m［2］，最終由此實現(xiàn)了對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能的反饋。其次，在服務(wù)層精度可用性評估工作開展過程中亦對HSAT、VSAT的確定提出了更高的要求，為此，相關(guān)工作人員在評估工作開展過程中應(yīng)注重依據(jù)DOP值，建構(gòu)空間幾何構(gòu)型，同時在空間幾何構(gòu)型分析過程中確定HSAT、VSAT等計算數(shù)值，最終由此達(dá)到可用性評估目的。

2.3 站際重疊覆蓋性能評估方法

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能評估環(huán)節(jié)開展過程中強(qiáng)調(diào)對站際重疊覆蓋性能評估方法的應(yīng)用是非常必要的，為此，應(yīng)注重從以下幾個層面入手：

第一，在站際重疊覆蓋性能評估工作開展過程中為了提升整體評估結(jié)果的精準(zhǔn)性，要求監(jiān)測站在評估工作開展過程中應(yīng)注重在衛(wèi)星飛行區(qū)域內(nèi)布設(shè)3個監(jiān)測站，從而獲取重疊覆蓋信息。同時，基于監(jiān)測站布設(shè)的基礎(chǔ)上，在性能評估環(huán)節(jié)開展過程中亦應(yīng)注重將經(jīng)度范圍控制在134°左右，且注重以折線圖的形式對站際重疊覆蓋性能與站間經(jīng)度關(guān)系進(jìn)行描述，最終由此實現(xiàn)對性能評估結(jié)果的反饋［3］。

第二，在站際重疊覆蓋性能評估過程中，亦應(yīng)注重將監(jiān)測站間隔數(shù)據(jù)維持在4時，從而達(dá)到100%覆蓋性能評估效果。

3 結(jié)語

綜上可知，我國衛(wèi)星導(dǎo)航在使用過程中仍然存在著精度、完好性、連續(xù)性等不符合標(biāo)準(zhǔn)等問題，影響到了衛(wèi)星導(dǎo)航使用壽命。為此，為了提升衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能，要求相關(guān)工作人員在對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行操控過程中，應(yīng)注重從站際重疊覆蓋性能、服務(wù)層精度可用性等角度出發(fā)對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能展開評估行為，且注重在評估環(huán)節(jié)開展過程中，完善系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)境，由此達(dá)到最佳的系統(tǒng)性能評估狀態(tài)，緩解故障現(xiàn)象。

［1］楊元喜，李金龍，王愛兵等.北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本導(dǎo)航定位性能初步評估［J］.中國科學(xué)：地球科學(xué)，2014，11（01）：72-81.

［2］高為廣，藺玉亭，陳谷倉等.北斗系統(tǒng)在軌衛(wèi)星鐘性能評估方法及結(jié)論［J］.測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2014，12（04）：342-346.

［3］宋美娟，唐榮龍.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性性能測試方法與分析［J］.北京測繪，2015，13（01）：109-113+93.