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【專家】耿長江:衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測評估工作現(xiàn)狀

發(fā)布時間:2018-02-08 11:43

  中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心高級工程師 耿長江

  衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)監(jiān)測評估工作顧名思義是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)測,利用監(jiān)測數(shù)據(jù)處理分析得到服務(wù)性能相關(guān)技術(shù)指標,并按照一定的標準對其進行評價的過程。

理念的演變

  相對于系統(tǒng)建設(shè)階段的測試工作而言,“監(jiān)測評估”一詞更強調(diào)系統(tǒng)服務(wù)階段對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測與服務(wù)性能的評估。這并不是一項新事物,在美國GPS和俄羅斯GLONASS的運行體制里面是“用戶信息支持”的重要內(nèi)容。GPS用戶信息支持工作由美國空軍、交通部、海岸警衛(wèi)隊等部門聯(lián)合開展,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)測數(shù)據(jù),按照國防部《GPS標準定位服務(wù)性能規(guī)范》承諾的指標體系獨立開展GPS服務(wù)性能評估工作,并提供月度、季度報告;海岸警衛(wèi)隊負責(zé)向非航空類民用用戶提供系統(tǒng)中斷信息。俄羅斯GLONASS由航天國家集團中央機械制造研究院負責(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)性能評估天報、周報、月報等例行處理結(jié)果。

  我國在北斗系統(tǒng)發(fā)展之初就建設(shè)了北斗試驗評估系統(tǒng),在北斗二號系統(tǒng)的組網(wǎng)測試工作中發(fā)揮了重要作用。瞄準系統(tǒng)正式提供服務(wù)后長期、連續(xù)的監(jiān)測評估工作,2010年,中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室開始論證“全球連續(xù)監(jiān)測評估系統(tǒng)”,在總結(jié)前期工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,進一步完善理論方法,擴展基礎(chǔ)設(shè)施。2011年成立“中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心”,旨在強化北斗測試評估技術(shù)研究、工程建設(shè)及信息服務(wù)相關(guān)工作。

  隨著全球范圍多個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的推進,“監(jiān)測評估”的作用逐步被提到了一個新的高度。2009年,美國代表開始在ICG(國際導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)委員會)大會上建議各衛(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)的一個重要國際標準,引發(fā)了各供應(yīng)商的強烈關(guān)注。2011年ICG中間會議上,我國專家發(fā)出了“國際GNSS監(jiān)測評估(IGMA)”的倡議,號召開展公平、公正的第三方GNSS監(jiān)測評估工作,這一倡議得到了與會人員的廣泛認可,并于同年ICG大會上成立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)展是多個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)合作競爭發(fā)展的必然,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)性能層面的國際標準有待形成,客觀、公正的第三方評估工作也亟需開展。

發(fā)展現(xiàn)狀

  系統(tǒng)建設(shè)方面,根據(jù)北斗工程建設(shè)與運行服務(wù)的需要,也響應(yīng)我國發(fā)起的IGMA倡議,我國在“北斗試驗評估系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上于2011年啟動了“全球連續(xù)監(jiān)測評估系統(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)測評估能力,發(fā)布精度高、指標體系領(lǐng)先的監(jiān)測評估信息,同時原始觀測數(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個跟蹤站,并在依托國內(nèi)優(yōu)勢單位建成多個數(shù)據(jù)中心、分析中心等基礎(chǔ)設(shè)施。

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

  標準規(guī)范方面,“GNSS監(jiān)測評估參數(shù)模版”工作國內(nèi)依托“全球連續(xù)監(jiān)測評估系統(tǒng)”建設(shè)團隊,研究提出了“GNSS監(jiān)測評估參數(shù)模版”,內(nèi)容涵蓋了星座狀態(tài)、空間信號質(zhì)量、空間信號精度、服務(wù)性能等4個方面共33個指標,在現(xiàn)有工作成果之上增加了空間信號質(zhì)量、差分增強信息等方面的內(nèi)容,在指標覆蓋性上實現(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)測評估參數(shù)模版”,除中方外其他各方也提出過自己的模版,但尚未在任務(wù)組內(nèi)形成一致意見。隨著IGMA-IGS項目的開展,這一工作朝著更實用主義的方向發(fā)展——初期只評估URE等少數(shù)幾個關(guān)鍵參數(shù),并逐步完善。

  另一項密切相關(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)商加強信息共享。但2016年又重組了“服務(wù)性能模版夢之隊”,成員包括了中、美、俄、歐、日共五個國家的專家,目前已經(jīng)完成各專家對模版參數(shù)意見的征集,正在制定“服務(wù)性能標準指導(dǎo)文件”,用于指導(dǎo)各供應(yīng)商提供服務(wù)性能指標。

  交流合作方面,監(jiān)測評估與民用服務(wù)領(lǐng)域成為兼容互操作之外一個非?;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,美方機構(gòu)承擔(dān)美國境內(nèi)北斗信息支持任務(wù),中方機構(gòu)承擔(dān)中國境內(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)測評估服務(wù)平臺”,實現(xiàn)了北斗與GLONASS信息共享,GLONASS官方網(wǎng)站(www.glonass-iac.ru)開始提供北斗信息,中方網(wǎng)站(www.csno-tarc.cn)也開始提供GLONASS信息,雙方共同為全球用戶提供信息支持。

前景展望

  我國“國際GNSS監(jiān)測評估”倡議引起了全球范圍的廣泛認可,各供應(yīng)商都在加強此方面的工作,歐盟于2015年宣布在Galileo系統(tǒng)架構(gòu)中增加監(jiān)測評估中心(GRC),IGS在2016年啟動IGMA-IGS試驗項目,俄羅斯在2017年規(guī)劃增加GLONASS監(jiān)測評估中心。相應(yīng)的國際標準也在持續(xù)推進之中,“監(jiān)測評估參數(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)該會有協(xié)調(diào),形成國際第三方監(jiān)測評估架構(gòu),按照統(tǒng)一的標準,發(fā)布可信的結(jié)果,服務(wù)全球用戶是大勢所趨。

  過去的幾年間,我國無論在監(jiān)測評估基礎(chǔ)設(shè)施、理論方法還是人才儲備都有了長足的發(fā)展,對于北斗系統(tǒng)的建設(shè)和服務(wù)都具有重要意義,在GNSS服務(wù)性能國際標準制定及國際監(jiān)測評估工作實施中也具有較強的話語權(quán)與影響力。但也要認識到美國、歐洲強大的資源基礎(chǔ),IGS在監(jiān)測評估工作上的進展就很快。另外,無論標準如何制定,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自身性能好壞是決定因素。在北斗三號啟動組網(wǎng)建設(shè)之際,希望我國的監(jiān)測評估技術(shù)再有新突破,基礎(chǔ)設(shè)施能有新發(fā)展,在北斗三號運行服務(wù)及國際標準制定、國際監(jiān)測評估機構(gòu)建設(shè)等工作中發(fā)揮更大的作用,同時也對北斗三號服務(wù)性能充滿期待。


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