北斗卫星授时系统的授时服务现状思考!

2018-04-04 10:54:13 admin 152

     2000年建成,3颗GEO北斗卫星授时系统,定位、授时和短报文通信;北斗卫星授时系统区域东经70-140度,北纬5-55度,定位精度优于20米。2012年12月底开始运行,5颗GEO卫星,5颗倾斜轨道卫星,4颗轨道卫星,精度10米。服务范围东经55-180度,南纬55到北纬55度,这是北斗卫星授时系统。


  此后,我们运行了北斗二号天基增强系统SBAS-2,由BDS监测站观测BDS信号计算差分改正现在数,通过GEO卫星播发差分改正数,差分改正数为等效中钟差,号称米级定位,米级是有可能的,要想提高到米级以下目前非常困难,包括现在的地基米级或者分米级同样也在边缘地方,只要卫星监测不到的地方都做不到,米级都做不到。这是什么概念?这是中国境内北斗增强系统所能监测的地方,做数据挖掘,可以提供米级服务的。


  2016年发射2颗在轨备份北斗卫星授时系统卫星,加上原有的13颗卫星,进一步提升了BDS的可用性和定位精度,定位精度由10米提高到8米。


  2017年6月7日“北斗地基增强系统”通过验收,北斗卫星授时系统可为监测范围内用户带来米级、分米定位服务,可应用于车道级导航、精准农业等领域。


  现在的北斗卫星导航实验系统,我们发明了实验卫星,增加了卫星的星间链路,增加了自主导航,试验了S频率导航,搭载了新的星载氢原子钟。


  星地、星间、站间时间同步处理精度优于0.5ms,卫星钟差2小时北斗卫星授时精度优于0.5ns,优于北斗二号结果。


  而且增强了星间观测数据后,缩短了钟差观测时长。而且倾斜轨道和原轨道的飞行精度明显提升,比只有星地观测要提升50%左右,卫星轨道也明显的提升,只有星地1.5米,如果加上星间,星地1米的轨道精度。机动4个小时后轨精度为8.34m,特别是轨道预报精度提升70%,整个的定位精度提高50%,这是北斗实验。


  2016年9月正式启动北斗全球卫星导航系统工程建设。2017年发射了6-8颗北斗三号北斗卫星授时系统卫星,2018年发射10颗左右BD-3 MEO和1颗同步轨道卫星。


  2019年-2020年,发射6颗BD-3,MEO卫星、3颗BD-3/GSO卫星和2颗BD-3GEO卫星。


  计划2017年8月底,发布BIC、B2a信号ICD文件测试版,2018年初发布这两个信号的ICD正式版文件。


  2020年建成全球系统30颗北斗卫星授时系统星的全球服务系统,实现全球定位、导航和授时服务,进一步实现全球短报文通信,基本实现自主导航。


  北斗3将按照国际标准提供星基增强服务SBAS及搜索救援服务,我们提高的位置大概在10米级能实现。空间信号精度可望达到优于0.5m。北斗3将增设星间链路,便于北斗卫星境外弧段的精度保持。


  星间链路便于无地面支持情况下的卫星轨道的互相测定与维持,便于时间基准的维持,便于实现自主导航。


  北斗3运控系统主要变化,将增设星间链路测控,提高MEO/IGSO卫星监测范围,提升北斗卫星授时系统服务精度和可用度。我们把光纤传输和整个的北斗系统联结在一起,保证系统设备时延的稳定性。同样,支持多系统、多频度、多信号、多模式的运作。


  在系统进展方面,新增自主导航业务处理子系统和仿真测试与评估子系统,提高计算精度,这是我一直倡导。经过我们的建设,目前北斗卫星授时系统通过导航时间尺度是没有闰秒的。北斗卫星授时系统的秒长是采用国际原子时秒长,最长的北斗时单位为周。


  同样,我们承诺北斗卫星授时系统比GPS、GLONASS、伽利略时时长最低,也承诺中国的北斗卫星授时系统和国际的UTC同步精度在100纳秒以内,北斗卫星授时系统100纳秒对大数据挖掘是没有问题的。


  北斗卫星授时系统的维持是由合成钟确定的,BOT由主控站的时间和频率系统组成的。内部测量主要是由钟组得到原始时间和频率信号,循环测量钟差。由外部比对分系统给出北斗时相对UTC的偏差。


  数据处理分系统通过一定的算法计算出相对统一的时间尺度,作为整个导航系统的时间标准。同样,为了和UTC保持一致,北斗卫星授时系统用频率驾驭,驾驭的幅度是5×10e-15。


  服务精度大概频率准确度是大于2×10E-14方。空间定位精度,大概是水平优于6米,高平优于10米。如果利用北斗定位是这样,H:6m,U:10m。伪距差分定位,H:1.5m,U:2.0m。


  未来,我希望构建无处不在的PNT,所谓无处不在的PNT,希望从深空到海底无处不在的PNT服务,要构建这样的体系。未来的发展要将构建全球统一的、高精度、高密度坐标框架,包括海岛礁和海底框架点,便于大数据的研究与应用。


  在时间基准方面,希望构建一个统一的北斗卫星授时系统时间基准。并且构建中国统一的北斗卫星授时系统时间,目前我倡导的把中国的几个授时中心连起来,构建统一的北斗卫星授时系统中国时间,我希望只有一个北斗卫星授时系统中国时间。这个中国时间和国际标准还要一致,这样为大数据挖掘提供全球统一的时间尺度,和提供统一的基准。


  大数据时代呼唤高精度全球统一的时空基准。我国不同时期建立了不同的空间基准,基本满足当时国民经济和国防建设的急需。大数据时代需要全球统一的坐标框架,大数据需要统一的时间尺度。我希望未来全球全是统一的。


  未来的大数据在时空基准基础上,在大数据存储基础设施、大数据处理基础设施,所以全球的PNT,我们把它叫“北斗+”一定是基于大数据的支撑。“北斗+”提供空间基准和时间信息将成为全球大数据的重要信息源。全球大数据的挖掘为虚拟空间和时间也提供了重要的支撑。



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