卫星导航增强系统建设与发展
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我国 BDS采 用 三 步 走 策 略,并 具 有 后 发 建 设 优势．在设计建设 之 初 即 采 用 了 体 系 化 思 路,明 确 增强服务与基本 系 统 一 体 化 同 步,而 包 括 GEO 卫 星在内的混合星座也具有提供增强服务的优势条 件．当前,随着北斗 二 号 区 域 系 统 的 持 续 稳 定 服 务 以 及 北 斗 三 号 全 球 系 统 的 加 速 建 设 ,北 斗 增 强 体 系 已 初 步 形 成 ,并 成 为 北 斗 系 统 特 色 与 优 势 之 一 [３Ｇ５]．
第 ４４ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ４ 月
GN 全SS球Wo 定rld 位of系Ch 统ina
DOI:１０．１３４４２/j．gnss．１００８Ｇ９２６８．２０１９．０２．００１
VoAlp．４r４,２,０N１owk.baidu.com．２
卫星导航增强系统建设与发展
郭 树 人 ,刘 成 ,高 为 广 ,卢 鋆
然 而 ,由 于 卫 星 导 航 增 强 技 术 与 系 统 晚 于 基 本 系 统 产 生 和 发 展 ,因 此 不 可 避 免 地 存 在 着 “碎 片 ”和 “补 丁 ”式 建 设 问 题 ．根 据 不 同 研 究 和 应 用 背 景 而 产 生 的 增 强 技 术 与 系 统 种 类 繁 多 ,相 互 之 间 功 能 性 重 叠 ,且 缺 乏 统 一 的 规 划 和 标 准 ,未 成 体 系 化 设 计 ．近 年来,随着卫星导 航 应 用 的 不 断 深 化 和 拓 展,各 类
收 稿 日 期 :２０１９Ｇ０２Ｇ２８ 通信作者:郭树人 EＧmail:gsr８８８＠tom．com
２
全 球 定 位 系 统
第 ４４ 卷
要求为核心目标,通 过 星 基、地 基 等 多 种 手 段 在 广 域、区域范围内为 用 户 提 供 多 重 增 强 服 务．进 一 步 地,文章分析和展望了低轨星座、５G 等新兴技术对 卫星导航系统的 增 强 作 用．未 来,北 斗 卫 星 导 航 增 强 体 系 将 充 分 利 用 这 一 发 展 机 遇 ,进 一 步 融 合 新 兴 增强技术手段,提升服务性能与能力,在 BDS综合 定位、导航 与 授 时 (PNT)服 务 中 发 挥 日 益 重 要 的 作用．
(北京跟踪与通信技术研究所,北京 １０００９４)
摘 要 :自 卫 星 导 航 系 统 诞 生 以 来 ,人 们 发 展 了 多 种 增 强 技 术 和 手 段 ,并 建 立 了 大 批 增 强 系统,以满足用户更高精度 和 完 好 性 的 需 求．由 于 卫 星 导 航 增 强 技 术 客 观 上 晚 于 基 本 系 统 出 现,且都是按需独立建立,因此不可避免地存在着“碎片”和“补 丁”式 发 展 问 题,相 互 之 间 功 能 重叠,缺乏统一的规划和标准,未成体系化建设．本文 回 顾 和 总 结 了 卫 星 导 航 增 强 技 术 的 产 生 和 发 展 历 程 ,梳 理 了 相 关 技 术 内 涵 与 定 义 ,并 重 点 介 绍 了 中 国 北 斗 卫 星 导 航 系 统 (BDS)增 强 体 系的建设和发展情况．在此基础上,结合５G 通信、低轨卫星等新兴技术,对卫星导航增强体系 未来发展动态进行了展望和分析,并 对 未 来 北 斗 定 位、导 航 与 授 时 (PNT)综 合 服 务 中 的 增 强 体系建设提出了建议．
关 键 词 :北 斗 ;RTK;SBAS;PPP;低 轨 星 座 ;５G 中图分类号:P２２８������４ 文献标志码:A 文章编号:１００８Ｇ９２６８(２０１９)０２Ｇ０００１Ｇ１２
０ 引 言
从１９９４年 世 界 上 第 一 个 卫 星 导 航 系 统——— GPS 建 成 并 提 供 服 务 开 始,卫 星 导 航 技 术 走 入 人 们的 生 活 已 超 过 ２５ 年．在 非 遮 挡 条 件 下,四 大 GNSS系 统 (美 国 GPS、俄 罗 斯 GLONASS、欧 洲 Galileo及中国 北 斗 卫 星 导 航 系 统 (BDS))基 本 服 务均能提供 １０ m 左右的定位精度,满足大多 数 大 众用 户 的 精 度 要 求．然 而,对 于 测 绘 作 业、国 土 勘 测、精准农业等高 精 度 领 域 而 言,这 一 性 能 还 远 远 不够．同时,随着卫 星 导 航 应 用 场 景 的 不 断 拓 展 和 深 化 ,普 通 大 众 对 导 航 定 位 性 能 的 要 求 也 在 不 断 提 高,高性能正逐渐 从 专 业 领 域 扩 展 到 大 众 应 用．因 此,为提升卫星导 航 系 统 服 务 性 能、满 足 各 类 用 户 需求,辅助 GPS(AＧGPS)、星 基 增 强 系 统 (SBAS)、 实时动态载波相位差分 技 术(RTK)等 卫 星 导 航 增 强技术与系统应运而生．
增强系统 得 到 广 泛 建 设,这 一 问 题 也 显 得 日 益 突 出 ．各 增 强 技 术 和 系 统 之 间 的 分 散 式 建 设 和 非 体 系 化 发 展 ,不 仅 不 利 于 导 航 资 源 之 间 的 统 筹 共 享 和 协 同工作,还 在 概 念 与 专 业 术 语 上 产 生 了 一 定 的 混 淆,给用户的认知 和 使 用 带 来 了 困 难,不 利 于 导 航 应 用 完 整 “生 态 圈 ”的 形 成 ．后 发 建 设 的 卫 星 导 航 系 统逐渐认 识 到 了 这 一 问 题,并 开 始 尝 试 体 系 化 建 设．例如,欧洲 Galileo通 过 定 义 和 设 计 服 务 类 型, 来规划和引导系统建设[１];日本 QZSS则 在 基 本 系 统基础上,一体化建设和提供 SBAS及广域精密定 位(PPP)服务 ． [２]
本 文 重 点 针 对 信 息 增 强 技 术 手 段 ,对 卫 星 导 航 增强体系的产生、建 设 和 发 展 进 行 了 回 顾 和 总 结, 明 确 了 相 关 技 术 内 涵 与 定 义 ,并 重 点 对 北 斗 卫 星 导 航增强体系建 设 发 展 情 况 进 行 了 阐 述．北 斗 卫 星 导航增强体系以满足不同用户对服务性能的提升
第 ４４ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ４ 月
GN 全SS球Wo 定rld 位of系Ch 统ina
DOI:１０．１３４４２/j．gnss．１００８Ｇ９２６８．２０１９．０２．００１
VoAlp．４r４,２,０N１owk.baidu.com．２
卫星导航增强系统建设与发展
郭 树 人 ,刘 成 ,高 为 广 ,卢 鋆
然 而 ,由 于 卫 星 导 航 增 强 技 术 与 系 统 晚 于 基 本 系 统 产 生 和 发 展 ,因 此 不 可 避 免 地 存 在 着 “碎 片 ”和 “补 丁 ”式 建 设 问 题 ．根 据 不 同 研 究 和 应 用 背 景 而 产 生 的 增 强 技 术 与 系 统 种 类 繁 多 ,相 互 之 间 功 能 性 重 叠 ,且 缺 乏 统 一 的 规 划 和 标 准 ,未 成 体 系 化 设 计 ．近 年来,随着卫星导 航 应 用 的 不 断 深 化 和 拓 展,各 类
收 稿 日 期 :２０１９Ｇ０２Ｇ２８ 通信作者:郭树人 EＧmail:gsr８８８＠tom．com
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全 球 定 位 系 统
第 ４４ 卷
要求为核心目标,通 过 星 基、地 基 等 多 种 手 段 在 广 域、区域范围内为 用 户 提 供 多 重 增 强 服 务．进 一 步 地,文章分析和展望了低轨星座、５G 等新兴技术对 卫星导航系统的 增 强 作 用．未 来,北 斗 卫 星 导 航 增 强 体 系 将 充 分 利 用 这 一 发 展 机 遇 ,进 一 步 融 合 新 兴 增强技术手段,提升服务性能与能力,在 BDS综合 定位、导航 与 授 时 (PNT)服 务 中 发 挥 日 益 重 要 的 作用．
(北京跟踪与通信技术研究所,北京 １０００９４)
摘 要 :自 卫 星 导 航 系 统 诞 生 以 来 ,人 们 发 展 了 多 种 增 强 技 术 和 手 段 ,并 建 立 了 大 批 增 强 系统,以满足用户更高精度 和 完 好 性 的 需 求．由 于 卫 星 导 航 增 强 技 术 客 观 上 晚 于 基 本 系 统 出 现,且都是按需独立建立,因此不可避免地存在着“碎片”和“补 丁”式 发 展 问 题,相 互 之 间 功 能 重叠,缺乏统一的规划和标准,未成体系化建设．本文 回 顾 和 总 结 了 卫 星 导 航 增 强 技 术 的 产 生 和 发 展 历 程 ,梳 理 了 相 关 技 术 内 涵 与 定 义 ,并 重 点 介 绍 了 中 国 北 斗 卫 星 导 航 系 统 (BDS)增 强 体 系的建设和发展情况．在此基础上,结合５G 通信、低轨卫星等新兴技术,对卫星导航增强体系 未来发展动态进行了展望和分析,并 对 未 来 北 斗 定 位、导 航 与 授 时 (PNT)综 合 服 务 中 的 增 强 体系建设提出了建议．
关 键 词 :北 斗 ;RTK;SBAS;PPP;低 轨 星 座 ;５G 中图分类号:P２２８������４ 文献标志码:A 文章编号:１００８Ｇ９２６８(２０１９)０２Ｇ０００１Ｇ１２
０ 引 言
从１９９４年 世 界 上 第 一 个 卫 星 导 航 系 统——— GPS 建 成 并 提 供 服 务 开 始,卫 星 导 航 技 术 走 入 人 们的 生 活 已 超 过 ２５ 年．在 非 遮 挡 条 件 下,四 大 GNSS系 统 (美 国 GPS、俄 罗 斯 GLONASS、欧 洲 Galileo及中国 北 斗 卫 星 导 航 系 统 (BDS))基 本 服 务均能提供 １０ m 左右的定位精度,满足大多 数 大 众用 户 的 精 度 要 求．然 而,对 于 测 绘 作 业、国 土 勘 测、精准农业等高 精 度 领 域 而 言,这 一 性 能 还 远 远 不够．同时,随着卫 星 导 航 应 用 场 景 的 不 断 拓 展 和 深 化 ,普 通 大 众 对 导 航 定 位 性 能 的 要 求 也 在 不 断 提 高,高性能正逐渐 从 专 业 领 域 扩 展 到 大 众 应 用．因 此,为提升卫星导 航 系 统 服 务 性 能、满 足 各 类 用 户 需求,辅助 GPS(AＧGPS)、星 基 增 强 系 统 (SBAS)、 实时动态载波相位差分 技 术(RTK)等 卫 星 导 航 增 强技术与系统应运而生．
增强系统 得 到 广 泛 建 设,这 一 问 题 也 显 得 日 益 突 出 ．各 增 强 技 术 和 系 统 之 间 的 分 散 式 建 设 和 非 体 系 化 发 展 ,不 仅 不 利 于 导 航 资 源 之 间 的 统 筹 共 享 和 协 同工作,还 在 概 念 与 专 业 术 语 上 产 生 了 一 定 的 混 淆,给用户的认知 和 使 用 带 来 了 困 难,不 利 于 导 航 应 用 完 整 “生 态 圈 ”的 形 成 ．后 发 建 设 的 卫 星 导 航 系 统逐渐认 识 到 了 这 一 问 题,并 开 始 尝 试 体 系 化 建 设．例如,欧洲 Galileo通 过 定 义 和 设 计 服 务 类 型, 来规划和引导系统建设[１];日本 QZSS则 在 基 本 系 统基础上,一体化建设和提供 SBAS及广域精密定 位(PPP)服务 ． [２]
本 文 重 点 针 对 信 息 增 强 技 术 手 段 ,对 卫 星 导 航 增强体系的产生、建 设 和 发 展 进 行 了 回 顾 和 总 结, 明 确 了 相 关 技 术 内 涵 与 定 义 ,并 重 点 对 北 斗 卫 星 导 航增强体系建 设 发 展 情 况 进 行 了 阐 述．北 斗 卫 星 导航增强体系以满足不同用户对服务性能的提升