北斗卫星导航系统效劳性能指标分析摘要：北斗卫星导航系统效劳性能指标是北斗卫星导航系统的关键技术指标，表示北斗导航卫星所能提供的效劳水平。主要从覆盖性、精度、可用性、完好性和连续性几个方面来构建其指标体系；然后依据各个指标之间的相互关系，初步构建二级性能指标；最后通过软件仿真，对其性能进行了分析。关键词：北斗卫星导航系统；效劳性能指标；二级性能指标；平均DOP值中图分类号：TN806?34文献标识码：A文章编号：1004?373X〔2021〕11?0016?030引言北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行，并与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统建成后将为全球用户提供卫星定位、导航和授时效劳，并为我国及周边地区用户提供定位精度1m的广域差分效劳和120个汉字/次的短报文通信效劳。北斗卫星导航系统的性能指标是描述其性能优劣的直接表述，它集合了卫星导航系统所有的性能参数，也是了解和衡量它的最直接窗口。完整的北斗卫星导航系统性能指标标准，也是向广阔用户宣传北斗，推广北斗的最有力工具，对指导北斗系统建设也有重要的借鉴意义。本文在详细介绍北斗卫星导航系统性能指标的根底上，依据各个指标之间的相互关系，进一步构建其二级性能指标。1北斗卫星导航系统性能指标北斗系统效劳指标体系从系统提供给普通用户和授权用户的效劳入手，构建指标体系，初步构建体系框架图如图1所示。依据北斗卫星导航系统各个组成局部以及其相互关系，分解得到其二级性能指标，主要包括星座构型指标、空间信号指标、信号传输指标、信息处理指标和用户终端性能指标等。卫星导航系统性能指标的常见标准有：覆盖性、精度、完好性、几何因子、可用性、连续等[1]。本文主要从覆盖性、几何精度因子、完好性、可用性几个方面描述北斗卫星导航系统的性能指标。1.1覆盖性覆盖范围是指定位效劳空间信号可以满足特定精度要求的地球外表区域[2]。覆盖范围分为单星覆盖范围和基准/可扩展星座覆盖范围。它与覆盖重数紧密相关，覆盖重数是指卫星都健康可用〔无故障〕的情况下，效劳区内导航用户可以接收到的卫星数〔在某一确定的卫星遮掩角下〕，卫星的空间分布〔方位角〕等；星座中有2颗卫星故障〔最差组合〕时，效劳区内用户接收的卫星数。覆盖重数表示方法有：无故障时，一定卫星遮掩角下的平均可见星数，95%平均可见星数，最大可见星数，最少可见星数，可见星数直方图等；2颗故障时，平均可见星数，95%平均可见星数，最大可见星数，最少可见星数等。1.2几何精度因子根据我国北斗二代卫星导航系统的特点，是由分布在不同轨道高度的异质卫星组成的混合星座导航系统，不同轨道卫星定轨误差不同，用户得到的观测量精度也不相同，假设仍假设观测值具有相同的精度，直接利用几何精度因子〔GDOP〕进行分析就不能真实地反映定位精度，所以要引用加权几何精度因子〔WGDOP〕对我国二代卫星导航系统的定位精度进行分析[3]。假设伪距观测模型可表示如下：[ρ=HxW]〔1〕式中：[W=diagσ21σ22…σ2m]为权矩阵；[σi]是第[ii=1，2，…，m]颗卫星的测距均方根误差。由式〔1〕求得加权最小二乘解为：[x=HTW-1H-1HTW-1ρ=Gρ]〔2〕由此求出状态估计值的协方差为：[Rx=COVx=GWGT=HTW-1H-1]〔3〕WDOP定义如下：[WDOP=traceHTW-1H-1]〔4〕1.3完好性完好性是一个与系统可靠性密切相关的概念。北斗卫星导航系统的完好性，指的是导航系统所提供定位信息的可靠性，要求在系统不能用于导航的情况下为用户提供及时和有效的警报。北斗卫星导航系统完好性通常用以下4个参数描述：〔1〕保护限值。定位误差的最大幅值，当用户的定位误差超过这一限值时，系统向用户发出警报。〔2〕告警时间。用户定位误差超过报警限值的时刻和系统向用户显示这一警报时刻的最大允许时间。〔3〕最大虚警概率。系统无故障时所允许的最大告警概率。〔4〕漏检概率。发生故障而没有检测到并向用户指示的故障概率。漏检概率有时也用最小可检测概率来等效表示。两者之间的关系是：漏检概率=1-最小可检测概率。目前导航卫星完好性监测方法通常有3种[4]，即接收机自主完好性监测〔ReceiverAutonomousIntegrityMonitorin...