耿長(zhǎng)江：衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)估工作現(xiàn)狀

中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測(cè)試評(píng)估研究中心高級(jí)工程師 耿長(zhǎng)江

　　衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)估工作顧名思義是對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析得到服務(wù)性能相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，并按照一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程。

理念的演變

　　相對(duì)于系統(tǒng)建設(shè)階段的測(cè)試工作而言，“監(jiān)測(cè)評(píng)估”一詞更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)服務(wù)階段對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與服務(wù)性能的評(píng)估。這并不是一項(xiàng)新事物，在美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS的運(yùn)行體制里面是“用戶信息支持”的重要內(nèi)容。GPS用戶信息支持工作由美國(guó)空軍、交通部、海岸警衛(wèi)隊(duì)等部門聯(lián)合開(kāi)展，空軍GPS操作中心（GPS Operational Center）提供軍用用戶的信息支持，內(nèi)容包括系統(tǒng)中斷信息和服務(wù)性能；交通部作為主要的用戶代表，利用WAAS與IGS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照國(guó)防部《GPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能規(guī)范》承諾的指標(biāo)體系獨(dú)立開(kāi)展GPS服務(wù)性能評(píng)估工作，并提供月度、季度報(bào)告；海岸警衛(wèi)隊(duì)負(fù)責(zé)向非航空類民用用戶提供系統(tǒng)中斷信息。俄羅斯GLONASS由航天國(guó)家集團(tuán)中央機(jī)械制造研究院負(fù)責(zé)民用用戶信息支持，提供系統(tǒng)中斷信息與服務(wù)性能信息，有服務(wù)性能評(píng)估天報(bào)、周報(bào)、月報(bào)等例行處理結(jié)果。

　　我國(guó)在北斗系統(tǒng)發(fā)展之初就建設(shè)了北斗試驗(yàn)評(píng)估系統(tǒng)，在北斗二號(hào)系統(tǒng)的組網(wǎng)測(cè)試工作中發(fā)揮了重要作用。瞄準(zhǔn)系統(tǒng)正式提供服務(wù)后長(zhǎng)期、連續(xù)的監(jiān)測(cè)評(píng)估工作，2010年，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室開(kāi)始論證“全球連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)”，在總結(jié)前期工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善理論方法，擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)施。2011年成立“中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測(cè)試評(píng)估研究中心”，旨在強(qiáng)化北斗測(cè)試評(píng)估技術(shù)研究、工程建設(shè)及信息服務(wù)相關(guān)工作。

　　隨著全球范圍多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)，“監(jiān)測(cè)評(píng)估”的作用逐步被提到了一個(gè)新的高度。2009年，美國(guó)代表開(kāi)始在ICG（國(guó)際導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)委員會(huì)）大會(huì)上建議各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商按照統(tǒng)一的參數(shù)模板向用戶提供服務(wù)性能，這將有可能發(fā)展為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)重要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)了各供應(yīng)商的強(qiáng)烈關(guān)注。2011年ICG中間會(huì)議上，我國(guó)專家發(fā)出了“國(guó)際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估（IGMA）”的倡議，號(hào)召開(kāi)展公平、公正的第三方GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估工作，這一倡議得到了與會(huì)人員的廣泛認(rèn)可，并于同年ICG大會(huì)上成立IGMA任務(wù)組（在S工作組下），由中、美、日三方擔(dān)任聯(lián)合主席。上述工作的發(fā)展是多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)合作競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的必然，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)性能層面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有待形成，客觀、公正的第三方評(píng)估工作也亟需開(kāi)展。

發(fā)展現(xiàn)狀

　　系統(tǒng)建設(shè)方面，根據(jù)北斗工程建設(shè)與運(yùn)行服務(wù)的需要，也響應(yīng)我國(guó)發(fā)起的IGMA倡議，我國(guó)在“北斗試驗(yàn)評(píng)估系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上于2011年啟動(dòng)了“全球連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)”的建設(shè)工作，建設(shè)全球跟蹤站網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)、分析處理基礎(chǔ)設(shè)施，提供BDS/GPS/GLONASS/Galileo四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)估能力，發(fā)布精度高、指標(biāo)體系領(lǐng)先的監(jiān)測(cè)評(píng)估信息，同時(shí)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、精密軌道、鐘差、大氣延遲等產(chǎn)品也可服務(wù)于科學(xué)研究及行業(yè)應(yīng)用。系統(tǒng)在2017年7月完成初步建設(shè)并正式提供服務(wù)，在全球范圍建成了24個(gè)跟蹤站，并在依托國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位建成多個(gè)數(shù)據(jù)中心、分析中心等基礎(chǔ)設(shè)施。

　　另外，2016年國(guó)際GNSS服務(wù)組織（IGS）組織宣布響應(yīng)IGMA倡議，啟動(dòng)“GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估試驗(yàn)項(xiàng)目（IGMA-IGS）”，在全球范圍內(nèi)廣泛吸納感興趣的科研機(jī)構(gòu)，并定義了包括URE精度、UTCOE等指標(biāo)在內(nèi)的最小參數(shù)集，目前已經(jīng)有西安測(cè)繪研究所、德國(guó)宇航中心、德國(guó)地學(xué)研究中心等機(jī)構(gòu)提供了初步的分析結(jié)果，各分析中心結(jié)果差異較大，針對(duì)算法與處理策略的統(tǒng)一工作仍在持續(xù)推進(jìn)。項(xiàng)目的最終目標(biāo)是依托IGS的全球基礎(chǔ)設(shè)施為全球用戶提供監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果。

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，“GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估參數(shù)模版”工作國(guó)內(nèi)依托“全球連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)”建設(shè)團(tuán)隊(duì)，研究提出了“GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估參數(shù)模版”，內(nèi)容涵蓋了星座狀態(tài)、空間信號(hào)質(zhì)量、空間信號(hào)精度、服務(wù)性能等4個(gè)方面共33個(gè)指標(biāo)，在現(xiàn)有工作成果之上增加了空間信號(hào)質(zhì)量、差分增強(qiáng)信息等方面的內(nèi)容，在指標(biāo)覆蓋性上實(shí)現(xiàn)了新的突破。ICG－IGMA任務(wù)組也一直致力于形成統(tǒng)一的“監(jiān)測(cè)評(píng)估參數(shù)模版”，除中方外其他各方也提出過(guò)自己的模版，但尚未在任務(wù)組內(nèi)形成一致意見(jiàn)。隨著IGMA－IGS項(xiàng)目的開(kāi)展，這一工作朝著更實(shí)用主義的方向發(fā)展——初期只評(píng)估URE等少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，并逐步完善。

　　另一項(xiàng)密切相關(guān)的工作，“服務(wù)性能參數(shù)模版”在ICG S工作組下幾經(jīng)反復(fù)，一度在2015年明確不再形成統(tǒng)一的模版，而是要供應(yīng)商加強(qiáng)信息共享。但2016年又重組了“服務(wù)性能模版夢(mèng)之隊(duì)”，成員包括了中、美、俄、歐、日共五個(gè)國(guó)家的專家，目前已經(jīng)完成各專家對(duì)模版參數(shù)意見(jiàn)的征集，正在制定“服務(wù)性能標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)文件”，用于指導(dǎo)各供應(yīng)商提供服務(wù)性能指標(biāo)。

　　交流合作方面，監(jiān)測(cè)評(píng)估與民用服務(wù)領(lǐng)域成為兼容互操作之外一個(gè)非?；钴S的合作領(lǐng)域。早在2014年美方就與中方接觸，希望能建立“一站式”信息支持中心，雙方信息共享，美方機(jī)構(gòu)承擔(dān)美國(guó)境內(nèi)北斗信息支持任務(wù)，中方機(jī)構(gòu)承擔(dān)中國(guó)境內(nèi)GPS信息支持任務(wù)。2017年，中俄正式建成“中俄衛(wèi)星導(dǎo)航監(jiān)測(cè)評(píng)估服務(wù)平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了北斗與GLONASS信息共享，GLONASS官方網(wǎng)站（www.glonass-iac.ru）開(kāi)始提供北斗信息，中方網(wǎng)站（www.csno-tarc.cn）也開(kāi)始提供GLONASS信息，雙方共同為全球用戶提供信息支持。

前景展望

　　我國(guó)“國(guó)際GNSS監(jiān)測(cè)評(píng)估”倡議引起了全球范圍的廣泛認(rèn)可，各供應(yīng)商都在加強(qiáng)此方面的工作，歐盟于2015年宣布在Galileo系統(tǒng)架構(gòu)中增加監(jiān)測(cè)評(píng)估中心（GRC），IGS在2016年啟動(dòng)IGMA－IGS試驗(yàn)項(xiàng)目，俄羅斯在2017年規(guī)劃增加GLONASS監(jiān)測(cè)評(píng)估中心。相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也在持續(xù)推進(jìn)之中，“監(jiān)測(cè)評(píng)估參數(shù)模版”與“服務(wù)性能規(guī)范”相關(guān)的工作在ICG框架下應(yīng)該會(huì)有協(xié)調(diào)，形成國(guó)際第三方監(jiān)測(cè)評(píng)估架構(gòu)，按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布可信的結(jié)果，服務(wù)全球用戶是大勢(shì)所趨。

　　過(guò)去的幾年間，我國(guó)無(wú)論在監(jiān)測(cè)評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施、理論方法還是人才儲(chǔ)備都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，對(duì)于北斗系統(tǒng)的建設(shè)和服務(wù)都具有重要意義，在GNSS服務(wù)性能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定及國(guó)際監(jiān)測(cè)評(píng)估工作實(shí)施中也具有較強(qiáng)的話語(yǔ)權(quán)與影響力。但也要認(rèn)識(shí)到美國(guó)、歐洲強(qiáng)大的資源基礎(chǔ)，IGS在監(jiān)測(cè)評(píng)估工作上的進(jìn)展就很快。另外，無(wú)論標(biāo)準(zhǔn)如何制定，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身性能好壞是決定因素。在北斗三號(hào)啟動(dòng)組網(wǎng)建設(shè)之際，希望我國(guó)的監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)再有新突破，基礎(chǔ)設(shè)施能有新發(fā)展，在北斗三號(hào)運(yùn)行服務(wù)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定、國(guó)際監(jiān)測(cè)評(píng)估機(jī)構(gòu)建設(shè)等工作中發(fā)揮更大的作用，同時(shí)也對(duì)北斗三號(hào)服務(wù)性能充滿期待。