摘要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)性能指標(biāo)是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，表示北斗導(dǎo)航衛(wèi)星所能提供的服務(wù)水平。主要從覆蓋性、、可用性、完好性和連續(xù)性幾個方面來構(gòu)建其指標(biāo)體系；然后依據(jù)各個指標(biāo)之間的相互關(guān)系，初步構(gòu)建二級性能指標(biāo)；通過軟件仿真，對其性能進(jìn)行了分析。

　　0 引言

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)、獨立運行，并與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成后將為用戶提供衛(wèi)星定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)，并為我國及周邊地區(qū)用戶提供定位1 m 的廣域差分服務(wù)和120個漢字/次的短報文通信服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能指標(biāo)是描述其性能優(yōu)劣的直接表述，它集合了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所有的性能參數(shù)，也是了解和衡量它的直接窗口。完整的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能指標(biāo)規(guī)范，也是向廣大用戶宣傳北斗，推廣北斗的有力工具，對指導(dǎo)北斗系統(tǒng)建設(shè)也有重要的借鑒意義。本文在詳細(xì)介紹北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，依據(jù)各個指標(biāo)之間的相互關(guān)系，進(jìn)一步構(gòu)建其二級性能指標(biāo)。

　　1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能指標(biāo)

　　北斗系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)體系從系統(tǒng)提供給普通用戶和授權(quán)用戶的服務(wù)入手，構(gòu)建指標(biāo)體系，初步構(gòu)建體系框架圖如圖1所示。

　　依據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)各個組成部分以及其相互關(guān)系，分解得到其二級性能指標(biāo)，主要包括星座構(gòu)型指標(biāo)、空間信號指標(biāo)、信號傳輸指標(biāo)、信息處理指標(biāo)和用戶終端性能指標(biāo)等。

　　衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能指標(biāo)的常見標(biāo)準(zhǔn)有：覆蓋性、、完好性、幾何因子、可用性、連續(xù)等。本文主要從覆蓋性、幾何因子、完好性、可用性幾個方面描述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

　　1.1 覆蓋性

　　覆蓋范圍是指定位服務(wù)空間信號可以滿足特定要求的地球表面區(qū)域。覆蓋范圍分為單星覆蓋范圍和基準(zhǔn)/可擴展星座覆蓋范圍。它與覆蓋重數(shù)緊密相關(guān)，覆蓋重數(shù)是指衛(wèi)星都健康可用（無故障）的情況下，服務(wù)區(qū)內(nèi)導(dǎo)航用戶可以接收到的衛(wèi)星數(shù)（在某一確定的衛(wèi)星遮掩角下），衛(wèi)星的空間分布（方位角）等；星座中有2顆衛(wèi)星故障（差組合）時，服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶接收的衛(wèi)星數(shù)。覆蓋重數(shù)表示方法有：無故障時，一定衛(wèi)星遮掩角下的平均可見星數(shù)，95%平均可見星數(shù)，可見星數(shù)，少可見星數(shù)，可見星數(shù)直方圖等；2顆故障時，平均可見星數(shù)，95%平均可見星數(shù)，可見星數(shù)，少可見星數(shù)等。

　　1.2 幾何因子

　　根據(jù)我國北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點，是由分布在不同軌道高度的異質(zhì)衛(wèi)星組成的混合星座導(dǎo)航系統(tǒng)，不同軌道衛(wèi)星定軌誤差不同，用戶得到的觀測量也不相同，若仍假設(shè)觀測值具有相同的，直接利用幾何因子（GDOP）進(jìn)行分析就不能真實地反映定位，所以要引用加權(quán)幾何因子（WGDOP）對我國二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位進(jìn)行分析。

　　假設(shè)偽距觀測模型可表示如下：

　　1.3 完好性

　　完好性是一個與系統(tǒng)可靠性密切相關(guān)的概念。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的完好性，指的是導(dǎo)航系統(tǒng)所提供定位信息的可靠性，要求在系統(tǒng)不能用于導(dǎo)航的情況下為用戶提供及時和有效的警報。

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性通常用以下4 個參數(shù)描述：

　?。?）保護(hù)限值。定位誤差的幅值，當(dāng)用戶的定位誤差超過這一限值時，系統(tǒng)向用戶發(fā)出警報。

　?。?）告警時間。用戶定位誤差超過報警限值的時刻和系統(tǒng)向用戶顯示這一警報時刻的允許時間。

　?。?）虛警概率。系統(tǒng)無故障時所允許的告警概率。

　?。?）漏檢概率。發(fā)生故障而沒有檢測到并向用戶指示的故障概率。漏檢概率有時也用可檢測概率來等效表示。兩者之間的關(guān)系是：漏檢概率=1-可檢測概率。

　　目前導(dǎo)航衛(wèi)星完好性監(jiān)測方法通常有3 種，即接收機自主完好性監(jiān)測（Receiver Autonomous IntegrityMonitoring,RAIM）、地面完好性通道（Ground IntegrityChannel,GIC）和衛(wèi)星自主完好性監(jiān)測（Satellite Autono?

　　mous Integrity Monitoring,SAIM）。

　　1.4 可用性

　　可用性是指用戶利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位的可用時間的百分比，即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時滿足和完好性要求的可能性?？捎眯允潜倍废到y(tǒng)在某一指定覆蓋區(qū)域內(nèi)提供可以使用的導(dǎo)航服務(wù)能力的標(biāo)志。不同用戶所處的位置不同，不同的觀測時間，可視導(dǎo)航衛(wèi)星的幾何結(jié)構(gòu)和觀測誤差就不同，因而不同時空點的系統(tǒng)可用性就不同。某一位置某一時間點的可用性稱為瞬時可用性，同一位置不同時間的可用性稱為單點可用性，某一服務(wù)區(qū)不同單點可用性稱為服務(wù)區(qū)可用性?？捎眯赃€可以用多種方式描述，如單星可用性和星座可用性，可用性和完好性可用性等。單星的可用性可詳細(xì)地分為以下三種：

　?。?）瞬時可用性（Instantaneous Availability）：指衛(wèi)星瞬間保持正常工作的概率。

　?。?）平均可用性（Mean Availability）：指衛(wèi)星在某段時間內(nèi)保持正常工作的概率。

　?。?）穩(wěn)態(tài)可用性（Steady Availability）：指衛(wèi)星長期使用時的可用性，它是用戶比較關(guān)心的指標(biāo)。

　　1.5 仿真分析

　　本文仿真的星座結(jié)構(gòu)為5顆GEO衛(wèi)星、3顆IGSO衛(wèi)星和27顆MEO衛(wèi)星。仿真星座的衛(wèi)星星下點軌跡如圖2所示。

　　圖3所示結(jié)果表明仿真星座構(gòu)型下，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在亞太地區(qū)的衛(wèi)星平均可見數(shù)達(dá)到16顆，能很好地覆蓋亞太地區(qū)。

　　仿真星座構(gòu)型下的平均DOP值如圖4~圖6所示。

　　從圖4~圖6可以看出，仿真星座構(gòu)型下北斗系統(tǒng)的平均DOP值都小于3,定位良好。特別是在亞太地區(qū)，定位更高。

　　2 結(jié)語

　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正處于全面建設(shè)時期，它的建設(shè)目標(biāo)是建成獨立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠覆蓋的導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成完善的國家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和保障體系，推動衛(wèi)星導(dǎo)航在國民經(jīng)濟社會各行業(yè)的廣泛應(yīng)用?！氨倍贰?/FONT>