一、評(píng)測數(shù)據(jù)來源
報(bào)告由美國德克薩斯大學(xué)空間與地球物理實(shí)驗(yàn)室（Space and Geophysics Laboratory of The University of Texas at Austin）完成，報(bào)告由全球42個(gè)跟蹤站2018年的全年數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)得到。
圖1：跟蹤站點(diǎn)分布圖（NGA&IGS）
為什么既有IGS的站，又有NGA（National Geospatial-Intelligence Agency，美國國家地理空間情報(bào)局）的站？ 稍后解釋，繼續(xù)看。
二、評(píng)估方法及結(jié)果
報(bào)告從信號(hào)的覆蓋范圍、衛(wèi)星可見性、信號(hào)質(zhì)量、定位精度等幾個(gè)方面綜合評(píng)估了GPS系統(tǒng)目前的建設(shè)水平，技術(shù)指標(biāo)匯總?cè)缦拢?br />
注：上表左邊是指標(biāo)項(xiàng)，右邊是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是實(shí)際性能可能已優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
三、關(guān)鍵指標(biāo)分析
3.1、GPS星座狀態(tài)
據(jù)官網(wǎng)，目前GPS系統(tǒng)在軌運(yùn)行的衛(wèi)星共有12顆舊衛(wèi)星（2004年前發(fā)射）、19顆新衛(wèi)星（05到16年發(fā)射）組成，其中最多的是2010年至2016年發(fā)射的Block IIF型衛(wèi)星，另外，美國于去年（2018）發(fā)射了一顆新型GPS IIIF衛(wèi)星，為下一代系統(tǒng)升級(jí)做測試驗(yàn)證。
3.2、用戶測距精度
用戶測距精度URE（User Range Error）是最常見的系統(tǒng)精度指標(biāo)，背后反映了廣播星歷及衛(wèi)星時(shí)鐘精度。
由于URE的具體計(jì)算和優(yōu)缺點(diǎn)并不是本文重點(diǎn)，這里不討論，總之，URE數(shù)值越大說明信號(hào)質(zhì)量越差，數(shù)值越小則越好，記住這一點(diǎn)，接著看2018年各衛(wèi)星的具體情況：
分析：
1、GPS衛(wèi)星空間信號(hào)測距誤差（SISRE）約為1.3米。
2、順便貼下北斗的情況，供大家對(duì)比參考：
圖4：5月6日北斗系統(tǒng)SISRE指標(biāo)，來源：中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試評(píng)估研究中心網(wǎng)站
3.3、授時(shí)精度
GPS系統(tǒng)官方設(shè)計(jì)的系統(tǒng)授時(shí)精度為40納秒（95%置信度），但實(shí)際精度已經(jīng)遠(yuǎn)高于此。研究小組在全球均勻選擇了425個(gè)仿真點(diǎn)：
圖5：授時(shí)仿真計(jì)算點(diǎn)
每隔15分鐘計(jì)算一次該位置的授時(shí)精度，全天40800個(gè)數(shù)據(jù)，再統(tǒng)計(jì)出當(dāng)天95%置信度的精度。
分析：
1、目測GPS系統(tǒng)授時(shí)精度優(yōu)于5納秒（95%置信度）。（另據(jù)官網(wǎng)2016年的測試數(shù)據(jù)，官方結(jié)論為：優(yōu)于10納秒）
3.4、衛(wèi)星健康狀態(tài)統(tǒng)計(jì)
大家知道，衛(wèi)星有異常的時(shí)候廣播星歷中有一個(gè)字段會(huì)表示衛(wèi)星健康狀態(tài)，下面是2018全年各衛(wèi)星的健康狀態(tài)統(tǒng)計(jì)：
分析：
1、GPS衛(wèi)星的全年可用性約為99.7%。
3.5、衛(wèi)星可見性
用戶在任意位置能看到衛(wèi)星的數(shù)量及分布情況代表了衛(wèi)星的可見性（可用性），專業(yè)上用PDOP值（位置幾何精度因子）來表達(dá)，總之PDOP越大說明對(duì)精度的稀釋越大，所以數(shù)值越小越好。由于衛(wèi)星一直在運(yùn)動(dòng)，運(yùn)氣不好就會(huì)遇到衛(wèi)星數(shù)很少的情況，看起來就像下面這樣：
統(tǒng)計(jì)全年的數(shù)據(jù)可以反映出GPS系統(tǒng)的軌道設(shè)計(jì)和控制水平，GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)為：小于6。但實(shí)際情況如何？下表是過去4年的統(tǒng)計(jì)情況：
分析：
1、GPS系統(tǒng)PDOP全球平均值約為1.6，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
2、GPS系統(tǒng)平均可見衛(wèi)星數(shù)約為10.4顆。
3.6、用戶定位精度
定位精度是用戶最直觀的感受系統(tǒng)精度的指標(biāo)，那么GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定位精度是多少呢？如下：
換句話說，“平面能保證9米“ 是GPS系統(tǒng)的民用設(shè)計(jì)指標(biāo)。
實(shí)際情況又如何？
由于定位精度關(guān)系到多個(gè)方面的因素：系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量、接收機(jī)的信號(hào)質(zhì)量、終端算法（高度截止角優(yōu)選衛(wèi)星或啟用接收機(jī)自主完整性監(jiān)測），研究小組分別使用IGS和NGA站網(wǎng)數(shù)據(jù)，并按是否啟用RAIM數(shù)據(jù)算法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：
可以看到， RAIM對(duì)于控制粗差有明顯作用，能顯著提高定位精度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：
表4：全年定位精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果
分析：
1、NGA用接收機(jī)似乎比IGS用的好很多。
（NGA是美國軍方機(jī)構(gòu)，站點(diǎn)使用的接收機(jī)可跟蹤軍碼，上表結(jié)果也體系出軍碼和民碼的定位性能差異）。
2、GPS單點(diǎn)定位平面精度優(yōu)于1.5米（雙頻偽距）。
另據(jù)GPS官網(wǎng)2016年的評(píng)測數(shù)據(jù)，單頻偽距單點(diǎn)定位精度優(yōu)于3.8米，（詳見本文資料）
四、結(jié)論
1、GPS衛(wèi)星用戶測距信號(hào)精度（SISRE）約為1.3米。
2、GPS系統(tǒng)授時(shí)精度優(yōu)于10納秒。
3、GPS衛(wèi)星全年可用性約為99.7%。
4、GPS系統(tǒng)PDOP值全球平均值為1.6。
5、GPS系統(tǒng)平均可見衛(wèi)星數(shù)約為10顆。
6、GPS單點(diǎn)定位平面精度可優(yōu)于1.5米，單頻優(yōu)于4米。
