《中国科学：物理学 力学 天文学》2015年第7期最新出版了“北斗卫星导航系统数据分析与应用”专题, 封面图片展示了我国自主建设并成功运行的北斗卫星导航系统. 目前, 北斗区域系统通过独特设计的14 颗(5 颗地球同步轨道(GEO)卫星+5 颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星+4 颗中圆轨道(MEO)卫星)空间在轨卫星, 向用户提供集导航定位、短报文通信、授时于一体的无线电测定服务(RDSS)和无线电导航服务(RNSS), 定位精度优于10 m, 测速精度优于0.2 m/s, 授时精度优于50 ns. 星座中心为地球, 表示北斗服务亚太、服务全球、服务人类的目标. 背景为凸显北斗七星的星空图, 蕴含着我们自主创新的北斗已经成为国家重要的空间基础设施, 未来也必将成为太空中最璀璨的新星.

编者按：

     北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主建立的全球卫星导航系统(GNSS), 它是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第3个成熟的卫星导航系统, 与GPS, GLONASS以及欧洲正在建设的Galileo系统一起形成了未来一段时间内4个主要的全球卫星导航系统, 已被联合国卫星导航委员会认定为供应商. BDS自2012年12月26日开始向我国及周边地区提供服务, 定位精度为10 m, 测速精度为0.2m/s, 授时精度为10 ns.

     BDS由空间段、地面段和用户段3部分组成, 可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务, 并具短报文通信能力. 其空间段包括14颗导航卫星, 5颗分别分布于地球同步轨道卫星(GEO)、5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)以及4颗中轨地球卫星轨道(MEO); 其地面段由分布于我国境内的主控站、注入站、监测站组成. BDS有一些不同于其他GNSS系统的顶层设计. 例如,BDS向普通用户提供基本导航PNT服务的同时, 还向用户提供差分和完好性增强服务; BDS的星座是由GEO, IGSO和MEO 3类卫星混合而成的, 但地面监测网是区域性的. 为保证达到服务精度、连续性、完好性、可用性等系统设计指标, 以及进一步提升服务性能, 需要建立和发展不同于GPS等其他GNSS的系统数据测量和处理方法. 有关BDS系统设计特点、主要工作原理以及信息处理方法和初步计算结果等相关内容, 《中国科学: 物理学力学天文学》期刊最近几年已陆续有相关文章作过介绍. 本专题的论文着眼于北斗卫星导航系统数据分析与应用, 以提升北斗服务性能, 同时也力求涉及一些BDS尚待深入研究的问题, 如BDS从区域向全球过渡面临的主要问题及其解决思路等.

     本专题由11篇论文组成, 内容涉及BDS卫星钟差预报精度分析、BDS站间时间同步误差计算、太阳风暴期间BDS电离层模型优化、BDS对全球电离层模型建立的贡献、在轨BDS卫星故障快速诊断与恢复、轨位偏置的GEO卫星轨道快速恢复、BDS相对定位中不同滤波方法的精度分析、BDS基本导航电文定义与使用方法、基于大数据技术的BDS信息服务性能提升、基于星间测距的全球BDS自主定轨以及基于广播星历参数的BDS自主导航. 本专题收录的这些工作只代表了部分参与BDS建设与运行的青年学者们对提升BDS性能和水平所作的努力, 而与BDS相关的众多其他领域, 如导航信号、卫星平台、星载原子钟等方面的成果, 限于篇幅本专题无法包括.

     GPS作为最成熟的GNSS系统之一, 类似本专题论文中的基础科研在其20多年的不断完善过程中, 发挥了非常重要的作用. 我们相信只要有更多学者愿意了解BDS, 愿意针对BDS的系统特征开展更多的基础性研究, BDS将会是GNSS大家庭中领先的一员.

胡小工, 廖新浩  

中国科学院上海天文台

2015年5月

专题篇目： 

“北斗卫星导航系统数据分析与应用”专题·前言

胡小工, 廖新浩

中国科学: 物理学力学天文学, 2015, 45(7): 079501

基于通用钟差模型的北斗卫星钟预报精度分析

唐桂芬, 许雪晴, 曹纪东, 刘晓萍, 王群仰

中国科学: 物理学力学天文学, 2015, 45(7): 079502 | doi:10.1360/SSPMA2015-00121

双TWSTFT链路北斗站间时间频率传递:钟差阿伦方差的置信区间计算

杨文可, 龚航, 胡小工, 韦素媛, 郭文普

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079503 | doi:10.1360/SSPMA2015-00116

太阳风暴期间的北斗电离层建模优化

董恩强, 常志巧, 李晓杰, 谭红力, 樊家琛, 吴晓莉

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079504 | doi:10.1360/SSPMA2015-00120

基于BDS/GPS双系统的全球电离层建模

薛军琛, 宋淑丽, 朱文耀

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079505 | doi:10.1360/SSPMA2015-00130

在轨导航卫星故障快速诊断与恢复

刘晓萍, 刘利, 曹纪东, 唐桂芬, 董恩强, 朱陵凤, 栗靖

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079506 | doi:10.1360/SSPMA2015-00122

轨位偏置的GEO卫星轨道快速恢复技术

李晓杰, 郭睿, 胡光明, 董恩强, 唐桂芬, 苏冉冉

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079507 | doi:10.1360/SSPMA2015-00136

CNMC与Hatch滤波方法比较及其在北斗相对定位中的精度分析

常志巧, 胡小工, 郭睿, 曹月玲, 吴晓莉, 王爱兵, 董恩强

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079508 | doi:10.1360/SSPMA2015-00144

北斗基本导航电文定义与使用方法

刘利, 时鑫, 栗靖, 赵金贤, 郭睿, 吴晓莉, 何峰

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079509 | doi:10.1360/SSPMA2015-00124

基于大数据技术的北斗导航信息服务性能提升

曹纪东, 唐桂芬, 刘晓萍, 孙伟杰

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079510 | doi:10.1360/SSPMA2015-00119

基于星间测距的导航卫星自主定轨新算法

陈艳玲, 胡小工, 周善石, 宋小勇, 黄勇, 毛悦, 黄珹, 常志巧, 吴杉

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079511 | doi:10.1360/SSPMA2015-00123

基于广播星历参数的卫星自主导航算法

毛悦, 胡小工, 宋小勇, 陈艳玲, 贾小林, 吴显兵

中国科学: 物理学力学天文学, 2015,45(7): 079512 | doi:10.1360/SSPMA2015-00126