北斗卫星导航系统采用异构星座，其GEO和IGSO卫星飞行区域不覆盖全球，传统的监测站覆盖性能分析方法不适合直接应用，导航卫星在轨运行时受各种扰动影响，实际运行区域与设计区域不同。提出了一种利用实测数据确定北斗导航卫星飞行区域的方法，并以国内北斗导航卫星测试评估系统跟踪站网和全球定位系统/北斗导航卫星测试评估系统跟踪站网为例。实验表明，本文提出的方法是合理的，能够准确描述BDS地面跟踪站网络的监测覆盖性能。
空间段和地面段是卫星导航系统的重要组成部分。虽然作战失败的概率很小，但有时也是不可避免的。如果不能及时发现故障并报警，将导致用户定位错误，如2001年7月28日GPS“SVN 28事件”。由于受被测站分布的影响，故障卫星28号用户测距误差达到300公里，2小时后才被探测到。随后，GPS制定了多项改进计划，包括增设地面监测站弥补监测漏洞，不仅提高了系统故障的监测能力，还提高了GPS的定轨定位精度。伽利略系统通过仿真分析发现，如果提供满足预定目标的导航定位服务，需要30个全球分布的地面跟踪站。
监测站的覆盖性能是评价卫星导航系统监测的重要手段。监测站的覆盖性能是指在特定时间或时间段内能够同时观测到一颗卫星的监测站数量。其中，覆盖数分析是描述卫星飞行区监测性能的直接参数。文献[5]详细总结了监测站覆盖性能的基本评价方法，提出了监测站性能评价模型，并以GPS为例给出了监测站的性能评价结果。但我国的BDS系统与其他三种卫星导航系统不同，其星座采用MEO/IGSO/GEO混合配置，现有的监测站评估方法无法直接应用，这方面的报道较少。现有的监测性能评价主要采用系统设计参数。然而，系统实际运行时，受到各种因素的影响，导航卫星的实际运行参数与设计参数不同。利用卫星的实际运行参数来分析监测性能更为实用。
本文利用实测广播星历参数确定BDS卫星的飞行区域，并在此基础上对监测站的覆盖性能进行分析研究。
针对北斗卫星导航系统的异构星座特性，提出了利用实测星历数据定义GEO、IGSO和MEO卫星飞行区域的方法，并通过两个地面跟踪站评估了BDS导航卫星在局部飞行区域(55 S ~ 55 N、70 S ~ 150 N)和全局飞行区域(GEO、IGSO和MEO按不同轨道类型分别对待)的覆盖性能。
1)以北斗测试评估系统国内5个跟踪站作为北斗系统星座本地飞行区地面跟踪网，其覆盖性能为：GEO卫星飞行区最小覆盖深度为3，大部分IGSO和MEO卫星飞行区覆盖深度为5。受国内观测站分布的影响，北斗星座局部飞行区7.1%的IGSO和23.5%的中轨道未被监测到。
2)采用GPS/北斗试验评估系统15个跟踪站加老挝新建的万象站1个作为北斗系统星座全球飞行区地面跟踪网。其覆盖性能为：GEO卫星飞行区最小覆盖深度为10，大部分IGSO覆盖深度为12 ~ 15，MEO卫星飞行区覆盖深度以0 ~ 4为主；受台站分布影响，与GEO、IGSO卫星相比，MEO卫星全球飞行区监测覆盖深度分散，最小覆盖深度仅为0，说明如果将GPS/北斗测试评估系统跟踪站网作为北斗全球跟踪站，其分布不合理，会增加跟踪站网的监测风险。
最后需要指出的是，本文采用的定义IGSO飞行区的方法比较保守，其实际飞行区在地-固系统下呈“8”字形，因此寻找更合理的方法定义IGSO卫星飞行区也是后续研究的重要方向。
引用格式：王海涛zgdwt。利用广播星历确定BDS卫星飞行区域[J]。测绘科学，2016，41 (5): 1-4。
作者简介：ZGDWT (1979—)，女，浙江龙游人，讲师，博士，从事测绘科研与教学工作。
Email:zjxhj@126.com
收到日期：2014年12月19日
项目：国家自然科学基金(D040103)