1.3　导航系统的技术指标

1. 精度

导航系统的精度是指导航系统为运载体所提供的位置与运载体当时的真实位置之间的重合度。通常以导航参量测量误差的大小来反映导航系统的精度，误差越小，精度越高。由于受各种因素的影响（如发射信号不稳定、接收设备的测量误差、气候及其他物理变化对电磁传播媒介的影响等，还有用户与导航台站的相对几何位置关系等），所产生的误差会时好时坏，因此导航参量测量误差是随机变量，通常采用定位误差不超过一个数值的概率来描述。

常用的表示精度的方法有三种：一是用方差表示；二是用距离误差均方根（DRMS）表示；三是用圆概率误差（CEP）表示。

根据导航误差分析理论，导航系统参量测量误差可以近似看成一个正态分布的随机变量。我们知道正态分布随机变量的概率分布可由其均值和方差完全确定，又因为测量误差的均值也称为系统误差，它是一个常量，可以通过系统校正消除。因此导航系统的参量误差可以看成均值为零、方差为σ2的正态分布的随机变量。概率论中，σ代表测量值与数学期望值之差，或测量值偏离数学期望值的程度。例如，测距误差1m（2σ）表示每次测量结果误差小于等于1m的概率为95%；若给出1m（σ）、1m（3σ），则表示测量误差小于等于1m的概率为68%和99%。一般用2σ来表示，采用这种方法表示的精度只为运载体提供一维信息，比如高度或方位。

上述以方差的形式描述系统距离误差是常用的方法，有些用于定位的导航系统能直接给出运行体的二维位置，常常是水平位置，此时定位的精度可用2DRMS（距离误差均方根）来描述。用导航系统为运载体提供位置时，这些位置与其真实位置不可避免地会出现一定的偏差，如果不考虑偏差的方向而只考虑偏差的径向距离，对距离求均方根就得到DRMS。在二维情况下，误差分布是一个椭圆，如果椭圆很扁，即向一条线收束，那么2DRMS的置信度趋于95%。如果椭圆很胖，向圆靠近，则置信度趋于98%。

此外，还可以用圆概率误差（CEP）来表示二维定位误差。CEP表示一个以运载体真实位置为圆心的圆的半径，每次测量结果有50%的可能性其误差落在这个圆内，即相当于有50%的置信度。若给出的定位误差为1m（CEP），表示实测位置偏离真实位置小于1m的概率为50%。一般来说2DRMS值是CEP的2.5倍左右。

2. 覆盖范围

覆盖范围是指在一个面积或立体空间内，导航系统能够以规定的精度确定运载体的位置。它受发射信号功率、接收机灵敏度、传播环境、几何关系等影响。值得注意的是，当运载体与导航台之间的相对几何关系（距离、方位等）变化时，导航系统的导航精度可能会发生变化，因此对于规定的精度，覆盖范围会随几何关系的变化而改变。北斗二代卫星导航系统已经覆盖亚太地区，GPS系统和GLONASS系统则覆盖全球。

3. 连续性

连续性是指运载体在某个特定的运行阶段，导航系统能够提供规定的定位引导功能而不发生中断的能力，该指标表明了导航系统可连续提供导航服务的能力。

4. 可用性与可靠性

系统的可用性是指导航系统为运载体提供可用的导航服务的时间的百分比。可用性是选定导航系统的指标之一，与之相关的另一项指标是系统的可靠性。系统的可靠性是指导航系统在给定的使用条件下在规定的时间内以规定的性能完成其功能的概率，它表明系统发生故障的频度，可以用平均无故障时间（MTBF）来描述。为了说明系统可用性与可靠性的差别，这里用两个在实际中不大可能发生的例子来说明。若某系统需要每年停机几天检修设备，则其可用性差，但除去这几天，它的服务很稳定，因此可靠性高；若某系统不需要停机，则其可用性高，但经常出现故障，即可靠性差，危害大。

5. 信息更新率

信息更新率是指导航系统在单位时间内提供定位或其他导航数据的次数，单位是Hz。例如，某导航系统每秒提供数据的次数为10次，则该系统的信息更新率为10Hz。一般来说，对更新率的要求与运载体的航行速度和所执行的任务有关系。通常要求信息更新率与运载体操作速度相当，或者与运载体运动速度相当。对于高速运动的运载体，如果更新率不够，在两次为运载体提供定位数据之间的时段内，运载体的当前位置与上一次的指示位置可能已相差很远，这就会使导航范围的实际精度大大降低，这样就难以实现实时导航，甚至会影响到运载体的飞行安全。因此信息更新率是一个很重要的技术指标。

6. 系统容量

系统容量是指导航系统可以同时供多少运载体使用的能力，分为无限系统容量和有限系统容量两种。对于那些导航台发射信号、运载体只需要有导航接收机就能获得导航信息的导航系统，理论上可以为无限多的用户提供服务，因此是无限系统容量的，这种系统中用户设备不需要发射信号，是一种无源的工作方式。与之相对应的采用有源工作方式的导航系统其系统容量会受到系统本身的结构体系、通道数量、通信速度、数据处理能力等因素的限制，只能与有限的用户设备配合工作，称为有限系统容量。例如，GPS和GLONASS系统是无限容量，北斗一代是有限容量，北斗二代是无限容量。

综合以上的技术指标，得到一个理想的导航系统还需要满足以下要求。

（1）全球覆盖，容量无限。

（2）绝对准确度和相对准确度都必须很高。

（3）准确度应不受环境影响。

（4）实时反应，可随运动而连续变动。

（5）无多值解。

（6）系统稳定无故障，体积、质量和电源消耗都要小。