星座漂移:卢鋆老师专业分析：四大全球卫星导航系统服务性能比较

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卢鋆老师专业分析：四大全球卫星导航系统服务性能比较

通信与信息系统专业博士，北京跟踪与通信技术研究所高级工程师，国家北斗重大专项地面试验验证系统副总设计师、国际合作专家组副组长，长期从事北斗系统总体设计、北斗国际兼容互操作协调、系统试验验证等工作。本文结合知友提出的关于挪威地区不同GNSS的性能比较的问题，全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，BDS：中国的北斗系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）；美国的全球定位系统（GlobalPositioningSystem）；俄罗斯的格洛纳斯系统（GLObalNAvigationSatelliteSystem）；欧洲的伽利略系统（Galileosatellitenavigationsystem）。卫星导航系统精度与哪些因素相关卫星导航系统的定位精度主要由两方面因素决定，一是位置精度衰减因子（PDOP），主要取决于星座的覆盖特性，用户可观测到的卫星数越多，世界四大全球卫星导航系统，二是用户等效测距误差（UERE），该误差是由空间段卫星轨道钟差、传输环境段的电离层和对流层误差、用户段接收机噪声和多径误差等三部分误差项共同组成。PDOP与UERE两者的乘积即为系统定位精度。美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统均已满星座运行，我国北斗卫星导航系统2018年底完成基本系统建设并开通全球服务2020年底将完成30颗卫星全星座组网（24MEO+3IGSO+3GEO）部署；欧洲Galileo系统由30颗MEO卫星组成，全球四大卫星导航系统都已具备全球覆盖能力，用户测距误差相当，都能够保证用户能够看到足够数目的卫星，四个卫星导航系统性能基本相当。让我们用仿真数据来做分析基于全球四大系统的星座性能参数、星座构型，来仿真分析四大系统在挪威的PDOP值和可见卫星数结果。由于俄GLONASS星座设计时，轨道倾角大于其他三大GNSS，较多考虑了对包括其国土在内的高纬度地区的覆盖，因此相对而言GLONASS系统在高纬度地区PDOP比低纬度地区略优。（2）GNSS星座构型图1GPS星座构型（6个轨道面，长期有漂移）图2北斗MEO星座构型（3个轨道面）图3GLONASS星座构型（3个轨道面）图4Galileo星座构型（3个轨道面）（3）分析结果对挪威地区的PDOP和卫星可见性进行了仿真。高度角≥5°）各GNSSPDOP值覆盖情况分别如下图所示。精度略好于其他系统，北斗垂直定位精度处于3m~4m左右，KNDY（斯里兰卡），MULT（巴基斯坦），4、小结本报告介绍了卫星导航性能相关因素（PDOP和UERE），并用仿真结果和IGS、APSCO和iGMAS站的实际数据结果进行了验证，进而我们可以得出各GNSS在全球（亚太地区以外）定位精度相当，亚太地区北斗系统定位精度优于其余卫星导航系统，各GNSS在挪威地区的PDOP值接近，各GNSS在挪威地区的卫星可见数目接近，各GNSS在欧洲附近的定位精度相当，水平定位精度相当处于2m左右，垂直精度处于4m内；北斗系统在亚太地区精度略好于其他系统。