【科普】續(xù) 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)控系統(tǒng)由哪幾部分構(gòu)成

書接上回，上次說到了北斗衛(wèi)星的運(yùn)控系統(tǒng)及組成部分，那么運(yùn)控系統(tǒng)的沒個組成部分的具體作用又是什么呢？下面小編給大伙兒詳細(xì)說說……

運(yùn)控系統(tǒng)通常由1~2個主控站，4~6個注入站、數(shù)十個監(jiān)測站和數(shù)萬臺設(shè)備組成

什么是主控站

運(yùn)控系統(tǒng)通常由1~2個主控站，4~6個注入站、數(shù)十個監(jiān)測站和數(shù)萬臺設(shè)備組成，如果對衛(wèi)星、測站和設(shè)備進(jìn)行有效管理與控制，并生成導(dǎo)航服務(wù)所學(xué)的電文參數(shù)，是運(yùn)控系統(tǒng)的首要任務(wù)，這些功能均由主控站負(fù)責(zé)完成。

主控站是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面信息處理和運(yùn)行控制的核心部分。負(fù)責(zé)完成導(dǎo)航衛(wèi)星和運(yùn)控系統(tǒng)的也無管理和控制。

在運(yùn)控系統(tǒng)中，主控站扮演著“心臟”和“大腦”的角色，是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行控制中心。其核心功能為：搜集各個監(jiān)測站采集的衛(wèi)星信號、觀測數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)，利用監(jiān)測站的全部觀測資料，推算衛(wèi)星軌道、工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘差和電離層的改正參數(shù)等，并將生成的導(dǎo)航電文傳送到上行注入站；提供整個系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)，推算監(jiān)測站和導(dǎo)航衛(wèi)星的原子鐘與主控站原子鐘間的鐘差，并將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，生成衛(wèi)星狀態(tài)和衛(wèi)星調(diào)度信息，用于調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星和啟用備用衛(wèi)星。北斗主控站還具備光宇差分處理以及RDSS定位、授時、短報文通信的集中處理等功能。

主控站通常包括測量與通信系統(tǒng)、管理與控制系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、時頻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)。

測量與通信系統(tǒng)主要任務(wù)是完成衛(wèi)星下行信號接收與測量、上新信號注入與發(fā)射、與各地面站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。管理與控制系統(tǒng)主要任務(wù)是對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行管理控制，包括對各衛(wèi)星和地面站的管控，支持完成各項(xiàng)導(dǎo)航業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星地協(xié)同運(yùn)行。信息處理系統(tǒng)主要任務(wù)是利用監(jiān)測站各類型觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行衛(wèi)星鐘差與軌道測定與預(yù)報、電離層延遲改正模型參數(shù)處理等，生成向用戶發(fā)播的導(dǎo)航電文信息。時頻系統(tǒng)主要利用原子鐘進(jìn)行授時，建立并維持導(dǎo)航系統(tǒng)同意的時間和頻率基準(zhǔn)。數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用系統(tǒng)主要用于運(yùn)控系統(tǒng)對所有觀測數(shù)據(jù)的存檔、管理與應(yīng)用。供配電系統(tǒng)主要用于電力能源的保障。

什么是注入站

導(dǎo)航衛(wèi)星隨著時間的退役，星上注入的衛(wèi)星星歷和鐘差等參數(shù)均存在長期預(yù)報誤差，需要定期進(jìn)行參數(shù)更新，一遍對電文參數(shù)進(jìn)行及時校正，以確保導(dǎo)航服務(wù)的性能。注入站承擔(dān)了衛(wèi)星電文參數(shù)和控制指令的注入功能，衛(wèi)星與注入站的關(guān)系就如“風(fēng)箏”與“線”的關(guān)系，當(dāng)風(fēng)箏在空政飛到一定時間，需要地面利用風(fēng)箏線對其進(jìn)行位置和方向的校準(zhǔn)，以確保風(fēng)箏的正常飛行。如果沒有注入站這根“線”，導(dǎo)航衛(wèi)星就像斷了線的“風(fēng)箏”。

注入站是指向在軌運(yùn)行導(dǎo)航衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文和控制指令的地面無線電發(fā)射站，具備監(jiān)測站的全部功能，是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)地面運(yùn)行控制的重要組成部分。

在運(yùn)控系統(tǒng)中，注入站是連接衛(wèi)星與地面的“橋梁”和“信息鏈路”。主要負(fù)責(zé)接收主控站送來的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星控制指令，在主控站的控制下將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令，經(jīng)射頻鏈路上行注入到相應(yīng)的衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。

注入站通常包括測量與數(shù)傳系統(tǒng)和時統(tǒng)系統(tǒng)。測量系統(tǒng)與數(shù)傳系統(tǒng)主要任務(wù)是完成衛(wèi)星下行信號接收與測量、上行信號注入與發(fā)射、與主控站之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。時統(tǒng)系統(tǒng)主要為注入站提供統(tǒng)一的時間和頻率基準(zhǔn)。

什么是監(jiān)測站

運(yùn)控系統(tǒng)為了完成衛(wèi)星狀態(tài)的監(jiān)視和電文參數(shù)的處理，需要實(shí)時對衛(wèi)星下行型號和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)實(shí)時回傳到主控站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。監(jiān)測站承擔(dān)了導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測功能，就像導(dǎo)航系統(tǒng)的“眼睛”和“耳朵”，實(shí)時對衛(wèi)星“一舉一動”進(jìn)行“觀察”和“監(jiān)聽

監(jiān)測站是接受衛(wèi)星導(dǎo)航信號，向主控站提供業(yè)務(wù)處理所需的偽距、載波相位、氣象等參數(shù)的地面站。

在運(yùn)控系統(tǒng)中，監(jiān)測站是導(dǎo)航衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測單元，通常分為有人值守和無人值守兩類。有人值守站可靠性高，有的甚至配備獨(dú)立的原子鐘和時頻系統(tǒng)，但數(shù)據(jù)量有限，主要用于衛(wèi)星軌道測定、電離層監(jiān)測和廣域差分與完好性處理。無人值守站可靠性略低，但布設(shè)數(shù)量多，主要用于電離層監(jiān)測和廣域差分與完好性處理。

監(jiān)測站受主控站控制，配備接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)和各種環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器，通過對導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，對系統(tǒng)所需的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集。其主要任務(wù)是監(jiān)測導(dǎo)航衛(wèi)星的工作，檢測其運(yùn)行的健康狀況和衛(wèi)星在空間的精確位置，并向主控站提供觀測數(shù)據(jù)。所有觀測資料通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲和預(yù)處理，并傳送到主動站，用于確定衛(wèi)星導(dǎo)航電文。