北斗地面运控系统副总刘勇：北斗高精度定位服务前提是系统稳定运行-技术圈

随着中国信通院的北斗高精度定位服务平台2.0版本的发布以及一系列新款手机支持亚米级北斗导航定位，北斗的高精度定位服务似乎正在走进我们的日常生活。

那么北斗系统究竟是如何实现高精度的定位服务呢？

图源丨北斗官网

来自系统各设备的精确配合

一般来说，北斗的定位服务需要北斗卫星、地面控制中心、用户接收机相互协作实现。地面运控系统将星历、钟差等信息上注北斗卫星，卫星发射导航信号并传递相关信息，用户终端接收可见的卫星信号和信息后进行解算，便能实现导航定位。

过程看似简单，实际上离不开北斗导航卫星与地面运控的设备这样天地一体的团结协作。在地面多套设备中，时间统一系统是北斗系统提供定位服务的基础。

图源丨网络

时间统一系统通过高精度的原子钟组来实现时间的精准维持，可以达到300万年不差一秒。然后，通过多种手段向北斗系统上万套设备发送“对表”指令，确保测量通信、数据处理、规划控制等分系统和设备的时间，同步精度控制在千万分之五秒以内，为北斗系统提供服务奠定基础。

“时间统一系统一般不出问题，可一旦出问题就是大问题。”北京卫星导航中心主任、北斗地面运控系统副总指挥刘勇说，“2018年7月，欧盟伽利略系统因为时间统一系统故障，导致系统“停摆”长达117小时。这些年来，我国通过不断增加守时钟组规模、改进守时算法和授时技术，以提升时间统一能力。”

来自技术创新和严格的运行管理

地面控制中心是北斗系统运行和服务的核心枢纽，调度着分布在全国的地面站网，管控着整个北斗卫星网络，因而又被称为北斗的“最强大脑”。地面控制中心的主要职能，可以概括为测、算、注、传。首先汇总融合地面站网的海量数据，利用几百台处理器计算北斗卫星的精确位置、星载原子钟钟差及其误差的改正信息，然后按照计划，按时把相关信息上注卫星后传送给广大用户。

“北斗定位精度实现提升的关键在于，我们算的能力和手段的不断提升。这其中，卫星定轨和卫星钟差测定技术比较典型。”刘勇说。“北斗系统采用的是独创的多星联合定轨策略，通过不断精化定规模型，设计了巧妙的星历误差改正计算方法，将定轨精度提升了10倍，可以计算出远在36000公里和21000公里外卫星的位置，不差几分米。”与此同时，利用轨道预报的方法，可以准确预报几个小时后北斗卫星的位置。即便卫星失联几十天，也能准确预测卫星的位置。

关于卫星钟差测定，从早期的双向时频传递技术测定钟差，到建立准确的星载原子钟在轨评估模型，优化预报方法，再到通过进一步创新电离层延迟、硬件时延等误差的计算和应用技术，一步一步地将北斗系统重点区域的定位服务能力从北斗一号的20米提升到了目前的5米。“市场上出现的基于北斗系统的商用高精度定位服务，与我们的分米级星基增强服务模式不同，但也受惠于北斗系统定位能力的提升。”刘勇说。

而为了保证系统的稳定运行，北斗地面运控中心做到了以下三点：

责任心强。北斗系统开通以后，为了可以随时处置各类突发情况。运维人员自发整理汇编了数百套应急处置方案，每年预先解决了上千个故障隐患，确保系统稳定服务。
队伍能力强。当前地面运控中心硕士以上人员占比达60%以上，并通过内部的创新激励机制，自主创新不断涌现。
规章制度严。由于北斗系统运行牵涉面广，地面控制中心建立了严格的运行管理制度，用制度约束人，作为中心工作的生命线和底线，北斗系统建成服务至今6000多天，像泰山一样稳定可靠，从未出现过服务中断现象。

来自开放包容的理念

北斗三号系统开通后，刘勇将工作重心瞄准了向纵深推广北斗系统应用、确保系统高标准稳定运行这两项工作。

图源丨国土资源厅

一方面，是加快北斗特色应用推广，特别是做好高精度定位服务。北斗系统目前的星基增强和精密单点定位服务，可为中国及周边地区提供动态分米级、静态厘米级的高精度定位服务，满足自动驾驶、国土测绘、精准农业等领域用户高精度服务需求。在应用模式上，我们欢迎北斗应用与各行业应用的深度融合，推进“北斗+”和“+北斗”的各类创新应用。

另一方面，是加强北斗系统稳定运行。持续强化系统运行管理能力，优化完善各项规章制度，不断提升系统的智能化运维程度，吸取国外卫星导航系统运行管理的经验教训，确保系统更加精稳、更加可靠。

来源：解放军报

更多行业动态资讯