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北斗系统如何具备分米级定位能力

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浏览:- 发布日期:2020-12-04 11:59:12【
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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。

北斗系统在世界上率先采用混合星座布局。星座由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成。测定不同种类卫星在太空中的位置,又称为卫星定轨,难度极大。北斗系统采用独创的多星联合定轨策略,不断精化定轨模型,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。同时,创新采用先进的轨道预报方法,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。

北斗系统建设早期,星载原子钟不能满足高精度定位需求。在卫星性能无法提高的情况下,地面控制中心创新采用多种技术手段,实现了地面“强星”:首先,采用双向时频传递技术测定钟差,即让卫星和地面站之间先后发信号,通过相同的传播路径剥离信号传播时延的影响,实现高精度卫星钟差测定。其次,建立准确的星载原子钟在轨评估模型,优化预报方法,实现更为精准的钟差预测。

此外,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,北斗系统重点区域的定位服务能力从北斗一号的20米提升到目前的5米,达到与GPS相当的水平。基于北斗系统的分米级星基增强服务,可以实现车道级的导航定位。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。

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