GPS标准定位服务性能规范评估方法.doc

GPS标准定位服务性能规范评估方法GPS标准定位服务性能规范是目前国际上比较成熟的卫星导航系统服务性能指标体系,该规范给出了服务性能指标的定义和GPS的实测结果,但没有给出具体的计算方法。本文全面分析了GPS标准定位服务性能规范中指标的意义,并给出了指标的具体计算方法。另外,利用2013年1月至11月的星历和观测数据,按照给出的方法对GPS的性能进行了统计结果证明利用本文中的计算方法可以得到和GPS标准定位服务规范一致的结果。随着各大导航系统的发展,卫星导航领域内的竞争日趋激烈,系统服务性能的优劣是竞争输赢的关键,开展卫星导航系统服务性能监测至关重要,有助于推动GNSS服务性能标体系和评估方法的发展,进一步提升卫星导航系统的性能。然而,GNSS服务领域内尚未形成的统一的服务性能标准体系,当前,GPS已发布了《GPS标准定位服务性能标准》(GlobalPositioningSystemStandardPositioningServicePerformanceStandard,GPSSPSPS)和《GPS精密定位服务性能标准》(GlobalPositioningSystemPrecisePositioningServicePerformanceStandard,GPSPPSPS)以及针对星基增强服务定义的《GPS广域增强系统性能标准》(GlobalPositioningSystemWideAreaAugmentationSystemPerformanceStandard,GPSWAASPS)等,GPSSPSPS为民用用户使用,GPSPPSPS为军事和特定用户使用。GLONASS未发布类似的标准体系。北斗于2013年12月27日以官方的形式正式发布了《》。相对而言,《GPS标准定位服务性能标准》比较成熟,因此深入研究《GPS标准定位服务性能标准》具有重要的意义,为我国北斗卫星导航系统服务性能指标标准的完善提供参考,对指导北斗系统建设有借鉴意义。本文在全面研究《GPS标准定位服务性能标准》的性能指标的基础上,描述了各指标的定义和具体计算方法,DIS数据中心提供的星历和观测数据对GPS的空间信号覆盖性、空间信号精度、连续性、可用性和DOP可用性等性能指标进行了测试评估。1、性能指标定义及计算方法为满足航空、航海等各行业的需求,近几年来卫星导航系统性能指标体系不断发展完善。国外众多机构都对卫星导航系统性能指标体系进行了研究,如:美国交通部发布的《GPS民用性能监测标准》[1],美国民航部发布的《GPS完好性对民航的潜在影响》[2]和美国国防部发布的《GPS标准定位服务性能标准》[3]等等。美国发布的第四版GPS标准定位服务性能标准中,卫星导航系统的服务性能指标主要分为两类:空间信号和定位授时精度,其中,空间信号包括覆盖性、空间信号精度、可用性、完好性、连续性等指标,定位/授时精度包括DOP可用性、定位服务可用性和定位/授时服务精度等。(不包括被地球或障碍物遮挡的部分)。信号覆盖范围分为单星覆盖范围和基准/可扩展星座覆盖范围。单星信号覆盖范围示意图如图1所示。覆盖范围计算公式如式(1),H为覆盖到地面以上的高度,h为卫星