北斗性能提升与广域分米星基增强技术及应用

北斗性能提升与广域分米星基增强技术及应用

提名者：中国测绘学会

提名意见：

“北斗性能提升与广域分米星基增强技术及应用”项目是由北京卫星导航中心联合中国科学院上海天文台、北京航天航空大学、司南导航、华测导航、泰斗微电子科技、北京神州天鸿共同完成。该项目组织了国内北斗卫星导航系统的总体单位、建设单位、终端生产和应用单位，经过了由科研到关键技术攻关最终到工程应用转化的过程。

项目组突破了卫星导航系统自身实时分米级服务的技术瓶颈，提出了北斗卫星导航系统的基本导航、广域差分与精密定位服务集成方法，完成了一体化工程实现，解决了卫星数量和监测站分布受限条件下的北斗性能提升难题。提出了一套四重参数叠加的广域差分改正方法，提出了广域差分改正的参数模型、电文结构与播发策略，以及区域小网厘米级精密定轨与双向时频传递融合的空间信号精化方法，突破了地面站少、网小的制约。项目成果应用于北斗卫星导航系统，实现了与北斗系统原有功能的兼容，提升了现有用户的使用性能；实现了对北斗系统功能和性能的补充和提升，使北斗系统具备了国际领先的分米级空间信号精度。研制了基于通用芯片、模块、板卡的定位性能提升终端，使得普通用户能够基于北斗实现更高精度的服务体验。项目研制难度大，具有重大创新，成果有效提升了北斗导航系统整体的国际竞争力，取得了显著的社会、经济和军事效益，对国家安全具有重大意义。

同意提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。

项目简介

北斗二号卫星导航系统于2012年底正式向亚太地区提供服务。为了满足各类用户不断增涨的高精度导航需求，增强北斗系统国际竞争力，总部机关下达了北斗性能提升与广域分米级导航核心关键技术攻关以及工程建设任务，本项目在国家863计划等项目支持下，经过多年攻关，取得重大突破，取得显著的社会、经济和军事效益。

主要创新如下：

1．提出了北斗卫星导航系统的基本导航、广域差分与精密定位服务集成方

法，完成了一体化工程实现，解决了卫星数量和监测站分布受限条件下的北斗性能提升难题，使北斗成为亚太地区定位精度最高、服务种类最多的卫星导航系统，基本导航定位精度从10米提高到3米，优于GPS和Galileo，差分增强精度提高到1米，精密定位精度优于0.5米，达到了国际领先水平。

2．提出了一套四重参数叠加的广域差分改正方法，提出了广域差分改正的参数模型、电文结构与播发策略，以及区域小网厘米级精密定轨与双向时频传递融合的空间信号精化方法，突破了地面站少、网小的制约，解决了在已现有北斗体制中实现精密定位服务的难题，以此构建的北斗基本导航与星基增强、精密定位技术体制，使得用户不进行改动即能享受更高服务性能，用户进行软件升级即能实现更高性能。

3．研制了北斗稳定服务与同步优化运行处理平台，提出了兼容原有系统、运行控制与性能提升的三重运行体系架构，解决了系统兼容、标准统一、精确管控、运行与改造同步进行的难题；提出了以轨道钟差历元变化为边值的轨道钟差实时、高精度解算方法，解决了载波相位观测用于强实时、高可靠的导航业务测控的难题，实现了北斗导航业务处理系统的升级换代和精度提升，空间信号等效差分距离（UDRE）优于0.5米，精密定位信号精度优于0.2米。

4．提出了四重叠加参数的用户实时动态精密定位（DPP）算法，设计了基带和射频一体化SoC导航芯片架构，研制了国产高性能北斗导航定位芯片，实现了现有北斗终端升级改造和新研终端的分米级大众化应用，单频接收机定位精度优于1米，双频接收机定位精度优于0.5米(95%)。

成果全部被北斗系统工程采用，在精准农业、海洋钻探、消费无人机等军事和国民经济领域取得一系列重大应用，直接经济效益超过10亿，军事和社会效益显著。对提升我国北斗系统国际竞争力、规模化产业应用做出实质性的贡献。客观评价

1. 成果鉴定意见

（1）2015年12月31日，总参测绘导航局在北京组织召开了北斗广域分米级服务系统性能评估审定会。许其凤院士、杨元喜院士等专家组成评审专家组，评审委员会认为：北斗广域分米级服务系统主要服务性能达到设计指标要求，运行稳定，技术状态具备发播条件。鉴于该项目对提升北斗服务性能效果明显，建议按照工程管理程序要求组织发播，进一步增加多类用户的验证，尽早提供正式服务。

（2）2018年1月20日，中国测绘地理信息学会在上海组织召开了“北斗高精度星基广域差分关键技术及应用”科学成果鉴定会。会议成立了由龚惠兴院士、郭桂荣院士及刘经南院士等专家组成的鉴定委员会，鉴定委员会认为：该项目研制难度大，具有重大创新，成果居国际先进水平，其中的四重参数叠加差分体制和高精度差分参数播发体制达到了国际先进水平，成果已在北斗卫星导航系统运行中提供了高精度广域差分服务，有效提升了北斗导航系统整体的国际竞争力，取得了显著的社会、经济和军事效益，对国家安全具有重大意义。

（3）2018年7月2日，中国卫星导航定位协会在北京组织专家召开了“北斗二号空间信号精度提升”项目科技成果鉴定会。会议成立了由陈俊勇院士、杨元喜院士等专家组成的鉴定委员会，鉴定委员会认为：该项目研制难度大，创新性强，总体成果居国际先进水平，其中轨道与钟差参数融合处理策略和模型达到了国际先进水平，现有终端不作修改即能提升导航定位性能。成果接入北斗二号系统以来，服务稳定，取得了显著的社会、经济和军事效益。

2. 项目验收意见

（1）863计划项目“自主卫星导航系统精密时间传递关键技术与示范”课题验收意见：完成了合同要求的目标与主要技术指标,验收专家组同意该课题通过技术验收,课题完成情况A档。

（2）863计划项目“北斗空间信号精度提升关键技术”课题验收意见：完成了任务书规定的研究任务，功能和性能指标达到任务书要求，同意本课题通过验收。

（3）863计划项目“分米级相位增强信号播发系统技术”课题验收意见,该课题完成了合同要求的目标与指标,验收专家组同意该课题通过验收。

3．重要科技奖励情况

（1）北斗卫星导航系统的基本导航、广域差分服务集成方法，一体化工程实现技术(创新点1)，获得2013年测绘科技进步特等奖：“北斗运控系统集成、优化与建设”。

（2）区域小网厘米级精密定轨与双向时频传递融合的空间信号精化技术(创新点2)，获得2018年卫星导航科技进步特等奖：“北斗二号空间信号精度提升”。

（3）北斗稳定服务与同步优化运行处理平台的研制，四重叠加参数的用户实时动态精密定位(DPP)技术，国产高性能北斗导航定位芯片的研制，现有北斗终端升级改造和新研终端的分米级大众化应用(创新点3,4)，获得2018年测绘