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隨著中國(guó)信通院的北斗高精度定位服務(wù)平臺(tái)2.0版本的發(fā)布以及一系列新款手機(jī)支持亞米級(jí)北斗導(dǎo)航定位，北斗的高精度定位服務(wù)似乎正在走進(jìn)我們的日常生活。

那么北斗系統(tǒng)究竟是如何實(shí)現(xiàn)高精度的定位服務(wù)呢？

圖源丨北斗官網(wǎng)

來(lái)自系統(tǒng)各設(shè)備的精確配合

一般來(lái)說(shuō)，北斗的定位服務(wù)需要北斗衛(wèi)星、地面控制中心、用戶(hù)接收機(jī)相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)。地面運(yùn)控系統(tǒng)將星歷、鐘差等信息上注北斗衛(wèi)星，衛(wèi)星發(fā)射導(dǎo)航信號(hào)并傳遞相關(guān)信息，用戶(hù)終端接收可見(jiàn)的衛(wèi)星信號(hào)和信息后進(jìn)行解算，便能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位。

過(guò)程看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上離不開(kāi)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星與地面運(yùn)控的設(shè)備這樣天地一體的團(tuán)結(jié)協(xié)作。在地面多套設(shè)備中，時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)是北斗系統(tǒng)提供定位服務(wù)的基礎(chǔ)。

圖源丨網(wǎng)絡(luò)

時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)通過(guò)高精度的原子鐘組來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的精準(zhǔn)維持，可以達(dá)到300萬(wàn)年不差一秒。然后，通過(guò)多種手段向北斗系統(tǒng)上萬(wàn)套設(shè)備發(fā)送“對(duì)表”指令，確保測(cè)量通信、數(shù)據(jù)處理、規(guī)劃控制等分系統(tǒng)和設(shè)備的時(shí)間，同步精度控制在千萬(wàn)分之五秒以?xún)?nèi)，為北斗系統(tǒng)提供服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

“時(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)一般不出問(wèn)題，可一旦出問(wèn)題就是大問(wèn)題?！?/span>北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心主任、北斗地面運(yùn)控系統(tǒng)副總指揮劉勇說(shuō)，“2018年7月，歐盟伽利略系統(tǒng)因?yàn)闀r(shí)間統(tǒng)一系統(tǒng)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)“停擺”長(zhǎng)達(dá)117小時(shí)。這些年來(lái)，我國(guó)通過(guò)不斷增加守時(shí)鐘組規(guī)模、改進(jìn)守時(shí)算法和授時(shí)技術(shù)，以提升時(shí)間統(tǒng)一能力?！?/span>

來(lái)自技術(shù)創(chuàng)新和嚴(yán)格的運(yùn)行管理

地面控制中心是北斗系統(tǒng)運(yùn)行和服務(wù)的核心樞紐，調(diào)度著分布在全國(guó)的地面站網(wǎng)，管控著整個(gè)北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，因而又被稱(chēng)為北斗的“最強(qiáng)大腦”。地面控制中心的主要職能，可以概括為測(cè)、算、注、傳。首先匯總?cè)诤系孛嬲揪W(wǎng)的海量數(shù)據(jù)，利用幾百臺(tái)處理器計(jì)算北斗衛(wèi)星的精確位置、星載原子鐘鐘差及其誤差的改正信息，然后按照計(jì)劃，按時(shí)把相關(guān)信息上注衛(wèi)星后傳送給廣大用戶(hù)。

“北斗定位精度實(shí)現(xiàn)提升的關(guān)鍵在于，我們算的能力和手段的不斷提升。這其中，衛(wèi)星定軌和衛(wèi)星鐘差測(cè)定技術(shù)比較典型?！?/span>劉勇說(shuō)?！氨倍废到y(tǒng)采用的是獨(dú)創(chuàng)的多星聯(lián)合定軌策略，通過(guò)不斷精化定規(guī)模型，設(shè)計(jì)了巧妙的星歷誤差改正計(jì)算方法，將定軌精度提升了10倍，可以計(jì)算出遠(yuǎn)在36000公里和21000公里外衛(wèi)星的位置，不差幾分米。”與此同時(shí)，利用軌道預(yù)報(bào)的方法，可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)幾個(gè)小時(shí)后北斗衛(wèi)星的位置。即便衛(wèi)星失聯(lián)幾十天，也能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)衛(wèi)星的位置。

關(guān)于衛(wèi)星鐘差測(cè)定，從早期的雙向時(shí)頻傳遞技術(shù)測(cè)定鐘差，到建立準(zhǔn)確的星載原子鐘在軌評(píng)估模型，優(yōu)化預(yù)報(bào)方法，再到通過(guò)進(jìn)一步創(chuàng)新電離層延遲、硬件時(shí)延等誤差的計(jì)算和應(yīng)用技術(shù)，一步一步地將北斗系統(tǒng)重點(diǎn)區(qū)域的定位服務(wù)能力從北斗一號(hào)的20米提升到了目前的5米。“市場(chǎng)上出現(xiàn)的基于北斗系統(tǒng)的商用高精度定位服務(wù)，與我們的分米級(jí)星基增強(qiáng)服務(wù)模式不同，但也受惠于北斗系統(tǒng)定位能力的提升?！?/strong>劉勇說(shuō)。

而為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，北斗地面運(yùn)控中心做到了以下三點(diǎn)：

責(zé)任心強(qiáng)。北斗系統(tǒng)開(kāi)通以后，為了可以隨時(shí)處置各類(lèi)突發(fā)情況。運(yùn)維人員自發(fā)整理匯編了數(shù)百套應(yīng)急處置方案，每年預(yù)先解決了上千個(gè)故障隱患，確保系統(tǒng)穩(wěn)定服務(wù)。
隊(duì)伍能力強(qiáng)。當(dāng)前地面運(yùn)控中心碩士以上人員占比達(dá)60%以上，并通過(guò)內(nèi)部的創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，自主創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。
規(guī)章制度嚴(yán)。由于北斗系統(tǒng)運(yùn)行牽涉面廣，地面控制中心建立了嚴(yán)格的運(yùn)行管理制度，用制度約束人，作為中心工作的生命線和底線，北斗系統(tǒng)建成服務(wù)至今6000多天，像泰山一樣穩(wěn)定可靠，從未出現(xiàn)過(guò)服務(wù)中斷現(xiàn)象。

來(lái)自開(kāi)放包容的理念?

北斗三號(hào)系統(tǒng)開(kāi)通后，劉勇將工作重心瞄準(zhǔn)了向縱深推廣北斗系統(tǒng)應(yīng)用、確保系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定運(yùn)行這兩項(xiàng)工作。

圖源丨國(guó)土資源廳

一方面，是加快北斗特色應(yīng)用推廣，特別是做好高精度定位服務(wù)。北斗系統(tǒng)目前的星基增強(qiáng)和精密單點(diǎn)定位服務(wù)，可為中國(guó)及周邊地區(qū)提供動(dòng)態(tài)分米級(jí)、靜態(tài)厘米級(jí)的高精度定位服務(wù)，滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛、國(guó)土測(cè)繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域用戶(hù)高精度服務(wù)需求。在應(yīng)用模式上，我們歡迎北斗應(yīng)用與各行業(yè)應(yīng)用的深度融合，推進(jìn)“北斗+”和“+北斗”的各類(lèi)創(chuàng)新應(yīng)用。

另一方面，是加強(qiáng)北斗系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。持續(xù)強(qiáng)化系統(tǒng)運(yùn)行管理能力，優(yōu)化完善各項(xiàng)規(guī)章制度，不斷提升系統(tǒng)的智能化運(yùn)維程度，吸取國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，確保系統(tǒng)更加精穩(wěn)、更加可靠。

來(lái)源：解放軍報(bào)

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