北斗星基增强技术及其应用

1、北斗星基增强技术及其应用报告提纲一北斗特点与优势二问题与挑战三北斗RNSS星基增强（SBAS）四北斗RDSS增强（CMPS）第2页/38页第3页/38页一、北斗特点与优势第4页/38页与其他国家卫星导航系统比较三大领先优势1、世界首个RDSS与RNSS双技术体制的卫星导航系统导航定位、授时、数字保文、主动监控一体化2、基本导航服务与差分完好性服务一体化集成GPS与WAAS两大系统功能服务精度更高、体系更完整3、世界首个可提供全星座三频应用的导航系统快速精密定位收敛更快、精度更好GPS 10年后具备与GPS 服务性能比较基本导航与GPS相当具有差分功能，空间信号精度提高1倍以上意味着同样地星座几

2、何条件，定位精度提高1倍5第6页/38页二、问题与挑战二、问题与挑战北斗系统能力与水平？510米精度 稳定性有差距地基增强覆盖性、连续性、标准化 运行建设及使用成本是否足够优化 竞争力充分需要思考第7页/38页监测范围小，高精度测控难监测范围小，高精度测控难GPS全球无缝全球无缝 北斗短弧可见北斗短弧可见处电离层变化剧烈地带处电离层变化剧烈地带同等技术同等技术 性能差性能差设备故障多设备故障多用户体验用户体验8与GPS 服务性能比较意味着同样定位精度，空间信号精度要高1倍系统容量 规模化程度 产业推广需要增强民用、境外服务 安全机制和能力 无终端大、功耗、成本过高，产业推广瓶颈二、问题与挑战第

3、10页/38页二、问题与挑战如可竞争突围？未来：全球导航系统能力跨越提升深化基础理论研究，发展新技术强系统 促应用增强RDSS服务能力改进RNSS服务性能第11页/38页三、北斗RNSS星基增强四、北斗RNSS星基增强 北斗GPS增强系统（一期工程）服务区域：全国范围定位精度：东部水平5米、垂直5米，西部水平10米、垂直10米 广域实时精密定位示范系统（863）GPS服务区域：全国范围定位精度：单频水平0.8m、垂直1.5m；双频水平0.3m、垂直0.5m 北斗卫星导航系统服务区域：南纬55 北纬55 、东经55 东经180 定位精度：10 米第12页/38页第13页/38页北斗星基增强基于相

4、位观测数据获得厘米级轨道和卫星钟差参数北斗相位观测值，估计卫星轨道和钟增加卫星轨道和区域相位伪距改正数叠加协议，兼容服务，导航电文获取，无需硬件改变北斗星基增强性能试验未增强改进增强方案现有增强方案第14页/38页0.50.70北京三亚3.532.5米21.510.507654米 321水平定位精度0.28高程定位精度0.41未增强现有增强方案改进增强方案0.32未增强现有增强方案改进增强方案0.5喀什第15页/38页北斗星基增强定位精度比较4模式Sta2Sta4Sta6等效钟差修正0.5981.1842.875轨道和钟差分离0.5240.6071.299基本服务5.2954.9577.658

5、第16页实时单点定位精度RMS统计结果（米）北斗星基增强第17页i北斗星基增强星基增强相位综合改正法采用基于相位观测值的相位综合改正数提高定位精度。rec _clk mean(PIF trop sat _clk) OMC_ P j PIF ij tropi rec _clki sat _clk j rela j用户算法：获取星基播发的一个或者多个监测站综合改正数，修正观测值，消除公共误差影响，提高模糊度收敛速度2-3个历元好于1米第18页北斗星基增强不同距离的改正精度第19页北斗星基增强300公里第20页北斗星基增强1000公里等效钟差调整为钟差改正（18s）Q支路25区（3min）轨道改正数

6、（6min）格网电离层改正数（6min）地区改正数：I支路18区（6min）完好性告警（6s）第21页/38页北斗星基增强差分改正数定位精度、系统资源，确定差分改正数发播方案。初步结论：0.20.150.10.350.30.2512345678910米钟差差分改正数预报误差30秒60秒90秒2分钟卫星编号第22页/30页北斗星基增强钟差更新间隔30秒，改正数预报精度优于0.2米；0.150.10.0500.30.250.212345678910米轨道改正数预报误差3分钟4分钟5分钟6分钟卫星编号第23页/38页北斗星基增强更新间隔6分钟，轨道改正数URE预报精度优于0.2米最近距离/kmN/m

7、E/mU/m3D/m1620.030.090.080.123000.100.110.160.224060.100.180.340.416000.080.160.320.3711200.100.150.530.56第24页北斗星基增强相位（伪距）综合改正，1000公里范围，定位精度优于5米，300公里范围，定位精度优于0.2米信息内容更新周期所需信息量可用信息量钟差与完好性18/6s原协议区域综合改正数6min25区轨道改正及变率6min2Mbit2.9Mbit第25页/38页北斗星基增强精密产品播发不影响北斗现有导航服务，不改变现有用户机硬件增加改正参数，原有信息与新增参数并行播发和应用按照设

8、计参数更新周期，通过用户参数字段实现第26页/38页五、北斗RDSS增强类别2016年2017年2020年航空入网用户0.512航海入网用户303540铁路入网用户233陆上入网用户2707201450海外用户125其他行业用户102030个人用户51015合计318.57911545用户需求预测（单位：万）北斗RDSS增强（1）设计一套新的信号传输体制（3）建设一个用户服务平台（2）建设一套广义RDSS中心处理系统 （4）研制低功耗低成本的芯片和用户机北斗RDSS增强项目现役系统新系统提升效果系统入站容量 144万次/小时2000万次/小时增加14倍系统出站容量 230万次/小时230350

9、万次/小时增加11.5倍终端小型化模块化芯片化可嵌入手机终端价格50003001000降低517倍代价：对北斗系统出入站信号影响小于1dB目标：北斗RDSS增强（1）精密定位 （2）短报文通信（3）精密授时 （4）用户监视（5）用户管控。5W何人 何时 何地 何事 何为北斗RDSS增强北斗RDSS增强北斗RDSS增强定位精度：重点地区：水平2米 高程 2米一般地区：水平4米 高程4米授时精度：单向：50ns双向：6ns数字报文: 普通用户（1w）：出、入站560bit/次（40字）大功率用户（1.515w）：入站最大4900bit/次（350字），出站最大1680bit/次（120字）北斗RD

10、SS增强系统容量：入站：2000万次/小时（5490次/秒）出站： 230万次/小时（640次/秒）信息处理：3000万次/小时（8300次/秒）用户数量：3000万或更多北斗RDSS增强.北斗RDSS扩展系统13米天线及信道设备IGSO、MEO信号收发与数据传输系统集团用户C/C链路C/C链路地面网链路主控站信息处理系统信息处理系统用户服务系统用户终端北京主控站RDSS天线及信道设备中频信号C/C天线及信道设备中频信号监控系统专用网络北斗RDSS增强北斗卫星GEO新增AltBOC/UAltBOC信号北斗RDSS增强入站信号调制方式：UAltBOC或BPKS一期信号信源编码：LDPC，分组长度480bit，编码效率1/2定位和通信帧信息速率差异化设计通信信息速率根据发射功率可变简化信号格式，优化短报文通信能力北斗RDSS增强出站信号OQPSK，I、Q功率1:12:1可调。 扩频码速率：4.08Mcps。信源编码：LDPC，分组长度480bit，编码效率1/2信息速率：8Kbps。 子帧周期：31.25 ms，32子帧/秒或20ms，50子帧/秒北斗RDSS增强用户终端小型化、低成本、