北斗系统是完全由我国自主研究开发的全球卫星导航系统，已于2012年实现主要针对亚太地区的导航定位服务，并计划在2020年完成共35颗卫星的星座组网建设。由于北斗系统处于建设阶段，目前尚不能实现全球范围内的全天候导航服务。

最好的检验方法当然是试射，但不可能把所有炮弹都拿出去射了，所以存在一个抽样检查的问题．类似的问题很多，例如，工厂生产的产品在上市之前一般也需要技术部门做合格鉴定，工商部门也会对市场上的商品做合格检查，但由于这些产品都有包装，一旦打开，这些产品就不能再卖了，所以不可能将所有产品都拆开检查．即使是不需要损坏产品包装，也可能由于数量的庞大，很难对每件产品都做检验，只能抽取部分产品做鉴定．在此基础上引入简单随机抽样的概念．

卫星导航系统的服务性能主要由可见性、精度、完好性、连续性和可用性等参数进行衡量。而用户可见卫星的数量以及几何精度衰减因子（Geometric Dilution Of Precision,简称GDOP）对上述性能指标有着重要影响。因此，本文通过对北斗系统的星座可见性和几何精度衰减因子进行研究分析，为北斗系统进一步实现全球定位提供更多的参考依据。

大雨下了整整一晚，户外的一切都被雨水冲涮得露出底色。迟恒醒来时雨仍在下，头顶的铅云漫无边际，而且不向任何方向作丝毫的飘移，仿佛这座小镇是它这趟旅行的终点。

本文基于北斗系统现有的卫星信息，建立星座轨道仿真模型，对北斗系统的卫星可见性及几何精度衰减因子进行仿真计算，进一步实现对系统定位精度的计算，从而分析北斗星座现阶段的导航服务性能。

参考上述星座轨道信息以及由北美防空司 令 部（North American Aerospace Defense Command，简称NORAD）公布的在轨卫星信息，仿真当前北斗星座轨道，如图1示。

在安全接入管理方面，系统可以通过监听和主动探测等方式检测内部网络中所有在线的主机，来判别当前在线的主机是否为可信任主机，若探测到非法的可疑主机，则可以阻止其访问任何网络资源，防止非法主机对网络进行攻击或窃密。在网络安全平台的设计上可以通过设置防火墙系统来实现内网和外网的隔离防护。对远程办公的人员则可提供IPSec VPN接入，确保数据传输过程中的安全，实现用户对服务器系统的受控访问。同时也可采用入侵检测设备，作为防火墙的功能互补，用于提供对监控网段的攻击的实时报警与响应。

1　北斗星座建立

卫星导航系统主要由空间卫星星座、地面控制监测系统和用户接收机三部分组成，其中空间卫星星座主要完成各种导航信息的发射。北斗系统空间段最终将由35颗卫星组成，其中包括5颗地球静止轨道（GEO）卫星、27颗中圆地球轨道（MEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。目前北斗系统已发射的在轨工作卫星包括6颗GEO，8颗IGSO和8颗MEO。

在电气工程中采用智能化技术可以很好的对电气工程中的数据进行处理，监督控制好设备的运行管理，让电气工程可以整体系统运行良好，克服安全问题，除此之外，对一些设备进行调控时，还能够及时检查和预警，排除电气工程中的一些安全隐患，尽快的发现问题解决问题，显著提高整体系统运行的稳定性，运用智能化技术还可以很好的实现电气工程的远程控制，提高电气工程的控制能力和运行效率。

利于北斗星座轨道信息对观测站点的GDOP值进行计算，得到中国区域内选定几个站点的位置信息和全天GDOP值如表1所示。

在考核方面，传统方式是以教师为主，学生被动参与，学生无法自觉产生主观能动性。一个根据课堂特色制定的考核方式也能够提高学生的学习积极性，从而更客观地评价学生的学习成果。

图1：北斗全球星座分布

图2：全球卫星可见数量

2　卫星可见性分析

由表1可知，所选站点位于中国区域内不同的经纬度，其全天GDOP值分布在1.1到3.3之间，平均值在2以下，完全满足导航服务的需求。同时在所选站点中，广州的GDOP平均值最小，哈尔滨平均值最大，GDOP平均值随着站点维度的上升而增大。

对全球范围的北斗卫星系统可见性进行仿真分析，结果如图2所示。在全球范围内北斗系统可见性存在较大差距，全天平均可见星数量在2到18颗之间，这是由于北斗星座处于建设阶段造成的。在西半球部分地区中低维度地区，全天平均可见星数量低于4，完全不能实现导航定位服务。而在东半球中低纬度地区可见卫星数量较高，全天可见星平均值可达到10颗以上，这与北斗星座分布特点完全一致，分布在这一区域内的IGSO和GEO卫星对地区内的可见性有着显著的增强作用。

3　定位精度分析

由图3（a）可明显看出北斗系统在中国区域（3°N～53°N，81°E～135°E）内的GDOP平均值在2.1以下，全国均可使用北斗系统进行导航定位服务。同时，在经度方向，GDOP呈振荡变化，在81°E附近GDOP值最高，在110°E附近最低。在维度方向，GDOP值呈先上升后下降趋势，在3°N～45°N范围内，GDOP值随维度的上升而降低，在45°N～53°N，GDOP值逐渐下降，且GDOP值在低纬度范围内较低，最小GDOP值出现在3°N位置，这与北斗星座的GEO卫星排布有关。

尿失禁的严重等级根据简表（ICI-Q-SF）的3个计分题得分情况进行划分［7］，具体情况为轻度（1～5分），中度（6～12分），重度（13～18分），极重度（19～21分）。

由图1可明显观察到，现阶段的在轨工作的卫星主要覆盖在亚太地区，其中8颗IGSO卫星以“8”字形分布在中国上空，6颗GEO卫星静止的较为均匀的分布在东经58.7°到160°范围内的赤道上空，8颗MEO卫星覆盖全球。

卫星可见性是指在最小仰角情况下，地表某点能稳定地接收到卫星发出的信号，是卫星导航定位的必要条件。利用卫星和地心以及用户三者间所形成的夹角，可用作判断卫星是否对用户可见的依据，当夹角为锐角，表明卫星对用户可见；而夹角为钝角，即卫星不可见。

进而对整个中国区域的GDOP值进行计算，得到北斗系统在中国区域内GDOP值随经纬度的变化情况，如图3示。

卫星导航系统的精度取决于两个方面：伪距测量误差以及几何精度衰减因子（GDOP）。GDOP反映了由于卫星导航系统星座几何位置的影响造成的伪距测量误差与用户位置误差间的比例关系。GDOP值越小，表明系统提供的定位服务精度越高。通常要求GDOP值小于6，才能满足卫星系统定位服务的需求。

对观测站点的全天的定位精度进行仿真计算，图4为北京站点的全天定位精度结果。

北京站点的定位精度在5.84m到14.84m之间，全天平均值为9.42m。水平定位精度平均值为4.86m，垂直定位精度平均值为6.37m。其它四个站点的定位精度值如表2示。

由表2可知，所选站点全天定位精度分布在5.4m到16.2m之间，平均值在8.02m～9.57m。其中，广州的精度平均值最小，哈尔滨平均值最大，精度随着站点维度的上升而增大，与GDOP值规律一致。

表1：观测点GDOP值

站点信息　GDOP最小值　最大值　平均值北京（39.93°N，116.39°E）　1.16　2.99　1.89西安（34.26°N，108.93°E）　1.1　2.71　1.79广州（23.12°N，113.25°E）　1.1　2.26　1.6哈尔滨（45.75°N，126.65°E）　1.16　3.23　1.91拉萨（29.65°N，91.1°E）　1.16　2.48　1.74

表2：观测点定位精度

站点信息　定位精度（m）最小值　最大值　平均值北京（39.93°N，116.39°E）　5.84　14.84　9.42西安（34.26°N，108.93°E）　5.51　13.5　8.96广州（23.12°N，113.25°E）　5.45　11.32　8.02哈尔滨（45.75°N，126.65°E）　5.82　16.15　9.57拉萨（29.65°N，91.1°E）　5.83　12.4　8.71

5　结论

本文通过建立北斗星座轨道模型，对北斗系统的可见性，GDOP值以及定位精度等导航服务性能进行仿真计算分析，并得到以下结论：

（1）由于北斗星座IGSO和GEO卫星分布影响，北斗系统在全球范围内可见性差异较大，东半球中低纬度地区可见卫星数量较高，全天平均值可达到10颗以上；西半球部分地区中低维度地区，全天平均可见星数量低于4，完全不能实现导航定位服务。

（2）北斗系统在中国区域内GDOP均值整体低于2.1，导航服务性能良好。同时在中国区域内，北斗系统低纬度地区GDOP值和导航精度优于中高纬度地区。

图3：中国区域GDOP值变化规律

图4：北京观测点全天导航精度

参考文献

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