第1个回答 2020-10-17
本世纪初,世界卫星导航领域建成并提供服务的卫星导航系统,主要有美国GPS、俄罗斯GLONASS和我国北斗卫星导航系统。其中,美国GPS系统向全球提供服务;俄罗斯GLONASS早期也可提供全球服务,后期因经济衰退,卫星补网出现困难,最少时只有7颗卫星在轨;我国完成北斗一号建设,向我国及周边用户提供服务。
10年前,GLONASS系统逐渐恢复全球服务能力,北斗二号系统开始为亚太大部分地区提供试运行服务,欧洲也逐步加快推进Galileo系统建设,四大卫星导航系统格局初显。
当前,美国GPS、俄罗斯GLONASS、我国北斗和欧洲Galileo等四大卫星导航系统已提供全球服务,印度Navlc(印度导航星座)和日本QZSS(准天顶系统)两个区域系统也向用户提供区域服务, 世界卫星导航新格局基本显现,新格局呈现新看点。
四大全球系统同台竞技,
精度比肩
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),二是用户等效测距误差(UERE)。PDOP主要取决于星座的覆盖特性,目前四大全球卫星导航系统,PDOP均值相当,一般为2左右。UERE由空间段卫星轨道钟差、传输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构成。其中空间段轨道钟差可用用户测距误差(User Range Error, URE)来衡量,这是评估空间信号精度的重要指标,也是国际上各大系统性能竞技的主要标准。
美国GPS系统20世纪70年代开始研制,1994年全面建成。当前,GPS系统共有35颗卫星在轨,30颗正常运行。 GPS系统空间信号精度均值为0.5米(最差为0.66米,最好为0.36米)。
俄罗斯GLONASS系统于1976年启动,1995年实现完整星座部署。目前,GLONASS将其星基增强系统(SDCM,差分改正监测系统)纳入体系,系统共有3颗GEO、27颗MEO卫星在轨。 GLONASS系统定位精度水平优于5米,高程优于9米,与其他系统定位精度相当。考虑到各大系统卫星星座基本完备,PDOP均值相当,扣除传输段和用户段的误差因素, 可知GLONASS系统的空间信号精度基本与其他全球系统相当。
北斗系统目前共46颗卫星在轨,包括28颗北斗三号卫星和18颗北斗二号卫星,卫星在轨运行良好,空间信号质量优异,北斗三号信号精度优于北斗二号信号精度。 目前,北斗三号卫星空间信号精度均值为0.41m。在当前星座条件下,B1I、B3I信号,定位精度水平约3.6m,高程约6.6m,测速精度约0.05m/s,授时精度9.8ns(95%置信度),亚太地区精度提升约30%;B1C、B2a信号,定位精度水平约2.4m,高程约4.3m,测速精度约0.06m/s,授时精度19.9ns(95%置信度)。 相对于美国GPS,俄罗斯GLONASS等系统,北斗系统的空间信号精度相当,定位、测速和授时能力都非常优异。相信,随着北斗卫星星座的逐步完善和入网卫星的进一步增加,北斗系统的服务精度将进一步提升。
Galileo目前共22颗卫星在轨,包括4颗初始运行能力(IOC)的卫星和18颗完全运行能力(FOC)的卫星。服务性能方面, Galileo系统当前空间信号精度均值为0.27m,授时精度为16.8ns。值得关注的是, Galileo系统2017年,18颗卫星72台原子钟,高达9台出现故障(含铷钟、氢钟);2019年更是出现长达117小时的服务中断,影响了服务的可靠性,更是增加了用户对使用其服务的疑虑。
综上,四大全球系统的空间信号精度相当,均为0.5米左右,四大全球导航系统能力比肩。