北斗百問丨如何判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是否可靠？

從手機(jī)導(dǎo)航、電子圍欄，到電網(wǎng)的無人機(jī)巡查作業(yè)、精準(zhǔn)物流配送再到為體育賽事提供賽事保障，高精度、全覆蓋、全天候的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)逐步融入到我們的日常生活。然而在實(shí)際生活中，我們?cè)谑褂眯l(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)時(shí)，接收的并不只是單一的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)，在遇到“信號(hào)不佳”、“當(dāng)前衛(wèi)星信號(hào)弱”的時(shí)候，我們又該如何判斷這個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是否可靠呢？

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如果有這么一個(gè)平臺(tái)或者系統(tǒng)，能夠幫助我們獲取到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度、可靠性等性能信息，對(duì)于我們普通人亦或是專業(yè)的科研人員都大有益處。其實(shí)還真有這么一個(gè)中心干這事，那就是國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)(iGMAS)。

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圖源丨國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估中心官網(wǎng)

iGAMS大有來頭

我國早在2011年就向國際全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)委員會(huì)（ICG）提出了開展國際GNSS公開服務(wù)監(jiān)測(cè)評(píng)估的倡議，提交了成立IGMA子工作組的提案并獲得通過，我國主導(dǎo)的國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估工作正式成為ICG 行動(dòng)計(jì)劃之一。在2014年12月，國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)（第一階段）研制建設(shè)工作圓滿完成。從這個(gè)時(shí)間起，系統(tǒng)便開始為全球廣大用戶提供服務(wù)，進(jìn)而提升GNSS用戶使用的安全性和可靠性。

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圖源丨國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估中心官網(wǎng)

其中，iGMAS分為了跟蹤站、數(shù)據(jù)中心、分析中心、監(jiān)測(cè)評(píng)估中心、運(yùn)行控制管理中心以及產(chǎn)品綜合與服務(wù)中心這六個(gè)組成部分。

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監(jiān)測(cè)評(píng)估中心主要做什么？

上文有提到，監(jiān)測(cè)評(píng)估中心能夠快速幫助判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是否可靠，因此監(jiān)測(cè)評(píng)估中心會(huì)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)星座可用性監(jiān)測(cè)、空間信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)估、導(dǎo)航信息監(jiān)測(cè)評(píng)估和導(dǎo)航服務(wù)性能監(jiān)測(cè)評(píng)估這四項(xiàng)服務(wù)。

• 星座狀態(tài)參數(shù)主要描述導(dǎo)航星座的整體運(yùn)行狀態(tài)和每顆衛(wèi)星的健康情況。一般可以了解到某顆衛(wèi)星在用戶所在地區(qū)的定位精度以及衛(wèi)星的在軌位置以及速度；
• 空間信號(hào)參數(shù)主要描述導(dǎo)航信號(hào)在頻域、時(shí)域等的特性；
• 空間信息參數(shù)主要描述通過導(dǎo)航電文所攜帶信息的情況，其中的廣播星歷計(jì)算的軌道和鐘差誤差，可用于間接評(píng)估系統(tǒng)的定位、測(cè)速和授時(shí)性能；
• 服務(wù)性能參數(shù)主要用于評(píng)估服務(wù)區(qū)內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)性能，包括定位、測(cè)速、授時(shí)精度的描述。

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圖源丨國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估中心官網(wǎng)

一般來說，iGMAS的監(jiān)測(cè)評(píng)估中心會(huì)先從數(shù)據(jù)中心在全球分布的30個(gè)iGMAS跟蹤站以及部分IGS跟蹤站那里獲取到海量的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成相對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)評(píng)估產(chǎn)品，最后發(fā)送至產(chǎn)品綜合與服務(wù)中心進(jìn)行統(tǒng)一的發(fā)布。

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監(jiān)測(cè)評(píng)估中心的作用

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入多GNSS時(shí)代，各國GNSS系統(tǒng)走向兼容互操作成為大勢(shì)所趨。國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)一方面可以監(jiān)測(cè)評(píng)估各GNSS系統(tǒng)的開放服務(wù)性能，另一方面還可以促進(jìn)各國GNSS系統(tǒng)之間的兼容與互操作。

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圖源丨國際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估中心官網(wǎng)

遠(yuǎn)的不說，2019年7月，伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的停擺，監(jiān)測(cè)評(píng)估中心通過平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源迅速找到了系統(tǒng)異常的所在。在伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)服務(wù)中斷不久，監(jiān)測(cè)評(píng)估中心針對(duì)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星歷異常，進(jìn)一步進(jìn)行星歷更新異常期間伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)特征分析。結(jié)果表明，廣播星歷更新異常未對(duì)導(dǎo)航信號(hào)質(zhì)量造成影響，從而找到了此次異常為地面運(yùn)控系統(tǒng)存在問題，不是星上載荷的問題。

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可以看出，監(jiān)測(cè)評(píng)估中心的這些工作都在完善并促進(jìn)GNSS系統(tǒng)自身的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)全球GNSS系統(tǒng)整體性能提升影響深遠(yuǎn)。同時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估中心的存在，也方便了我們快速判斷衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是否可靠。