衛(wèi)星導航系統(tǒng)是國家重大戰(zhàn)略性時空信息基礎(chǔ)設(shè)施，可為國家安全、國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和大眾消費等領(lǐng)域提供最基礎(chǔ)的時空信息保障。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，自20世紀90年代啟動建設(shè)以來，按照北斗一號、北斗二號、北斗三號“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略穩(wěn)步實施。2020年7月31日，習近平總書記在人民大會堂鄭重宣布北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)開通，標志著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式邁入全球服務(wù)新時代。

在我經(jīng)歷的航天任務(wù)當中，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是規(guī)模最大的，要求極高。不同于一般的航天系統(tǒng)，它需要幾十顆衛(wèi)星、幾十個地面站組網(wǎng)，以及星地一體化運行，其復雜性和難度顯而易見。不僅如此，系統(tǒng)建成只是一個起點，更重要的是維持長期穩(wěn)定運行，提供連續(xù)可靠服務(wù)，十年乃至數(shù)十年服務(wù)不中斷。要實現(xiàn)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) “天上好用、地上用好”，前提和基礎(chǔ)是要運行好、管理好，通過科學、有效、精準的運行維護，確保所提供的高精度定位導航授時等各類服務(wù)連續(xù)不中斷、性能不下降。

本書作者通過工程創(chuàng)新與實踐，提出了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)智能運維理論、方法和技術(shù)體系，包括星地一體化組網(wǎng)運行、數(shù)據(jù)感知融合、系統(tǒng)復雜狀態(tài)評估、故障診斷與預測、系統(tǒng)運維決策等。在這些理論和方法指導下，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)構(gòu)建了覆蓋全面、流程清晰、簡約高效的運行維護工作體系，建立了功能完備、性能優(yōu)越、智能先進的運行維護管理系統(tǒng)，為系統(tǒng)高穩(wěn)定、高可靠、高安全運行提供了保障。

本書是我國航天領(lǐng)域第一部關(guān)于智能化運行維護理論與實踐的專著，對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)智能運維進行了創(chuàng)新設(shè)計和實踐總結(jié)，明確了發(fā)展路線圖。全書由淺入深、循序漸進，具有很高的理論前瞻性、技術(shù)實用性和工程指導性，可為我國航天能力提升和大型復雜信息系統(tǒng)建設(shè)、運行、維護提供重要借鑒。

2020年7月31日，習近平總書記向世界宣布北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通，標志著北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略取得決戰(zhàn)決勝，北斗邁進全球服務(wù)新時代。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行服務(wù)面向全球大眾、各行各業(yè)用戶，既涉及國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國家安全，又涉及我國全球發(fā)展戰(zhàn)略和強國夢想，對穩(wěn)定性、可用性、連續(xù)性、完好性提出了極高要求。

作為復雜航天系統(tǒng)的典型代表，北斗系統(tǒng)自運行服務(wù)以來，探索出了北斗一號“以衛(wèi)星為核心”、北斗二號“以系統(tǒng)為核心”的運行維護模式，

即從“兩個工程（精穩(wěn)工程、備份衛(wèi)星工程）、兩個機制（三方聯(lián)保機制、監(jiān)測評估機制）”，到“五位一體（發(fā)星固系統(tǒng)、地面強系統(tǒng)、融合保系統(tǒng)、升級換系統(tǒng)、穩(wěn)定用系統(tǒng)）”，積累了許多寶貴的運維經(jīng)驗，在工程實踐中發(fā)揮了重要作用，系統(tǒng)服務(wù)性能穩(wěn)步提升。

本書在總結(jié)北斗系統(tǒng)運行維護經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)北斗三號系統(tǒng)星地一體化運行特點，以服務(wù)為核心，融合系統(tǒng)內(nèi)外多維多源數(shù)據(jù)，應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)手段，提出了北斗三號系統(tǒng)智能化運行維護體系、要素和方法，解決了系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息聯(lián)通、融合、挖掘和應(yīng)用問題，開展了系統(tǒng)實時在線評估、快速故障診斷定位、故障預測與預警、輔助決策支持等具體場景應(yīng)用，可有效實現(xiàn)北斗系統(tǒng)平穩(wěn)過渡和系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對北斗系統(tǒng)運行風險進行精確定量分析和智能管控，提高北斗系統(tǒng)運行管理科學化水平，確保北斗系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行，提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

第1章概論，介紹北斗系統(tǒng)及其穩(wěn)定運行發(fā)展情況，并在充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域運行維護經(jīng)驗和人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，總結(jié)闡述北斗系統(tǒng)運行維護的發(fā)展趨勢與機遇。第2章北斗系統(tǒng)智能運維理論與技術(shù)體系，介紹北斗系統(tǒng)智能運維的理論基礎(chǔ)、“三環(huán)三融合”原理、智能運維模型、內(nèi)涵與特征、技術(shù)體系和發(fā)展路線

；第3章北斗系統(tǒng)數(shù)據(jù)感知融合

，從數(shù)據(jù)類型與標準、監(jiān)測感知、數(shù)據(jù)聯(lián)通和數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)應(yīng)用場景等方面，介紹北斗智能運維的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；第4章北斗系統(tǒng)運行評估，介紹系統(tǒng)運行狀態(tài)評估、服務(wù)性能評估、質(zhì)量風險評估及相應(yīng)的技術(shù)方法與應(yīng)用示例；第5章北斗系統(tǒng)故障診斷與預測

，介紹故障報警分級標準、系統(tǒng)智能故障診斷預測及相應(yīng)的技術(shù)方法與應(yīng)用示例；第6章北斗系統(tǒng)運維決策，介紹常態(tài)運維調(diào)度、系統(tǒng)運行故障處置決策和系統(tǒng)運行風險管控及相應(yīng)的技術(shù)方法與應(yīng)用示例；第7章北斗系統(tǒng)智能運維平臺，介紹北斗系統(tǒng)智能運行維護平臺系統(tǒng)組成、主要功能、技術(shù)指標體系和主要特點。

本書主要的編撰者有：第1章，楊長風、卿壽松、陳谷倉、楊健、趙廷弟、景博、劉國梁；第2章，楊長風、陳谷倉、鄭恒、卿壽松、焦文海；第3章，吳斌、劉利、焦文海、袁莉芳、袁勇、孫劍偉、蔡毅、周波、王慧林；第4章，楊慧、陳金平、高為廣、胡小工、耿長江、周波、蔣德、龔佩佩、曹月玲、楊卓鵬；第5章，陳谷倉、汪勃、陳韜鳴、鳳建廣、張軍、周傳珍、龍東騰、李海生；第6章，鄭恒、楊寧虎、蔡洪亮、陳雷、孫劍偉、馬利、鄭紫霞；第7章，楊長風、顧長鴻、任立明、翟君武、張軍、鄭恒、龍東騰。楊長風、陳谷倉、鄭恒對全書進行了統(tǒng)稿，最終由楊長風定稿。

“共和國勛章”獲得者、“兩彈一星”功勛獎?wù)芦@得者、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)高級顧問孫家棟院士對編寫本書給予了熱情鼓勵，并欣然為本書作序。李祖洪、楊元喜、冉承其、謝軍、楊軍、郭樹人、吳海濤等參加了本書編審工作并提出了寶貴建議；中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室、中國科學院、中國衛(wèi)星發(fā)射測控系統(tǒng)部、中國航天科技集團有限公司、中國兵器工業(yè)集團有限公司、中國電子科技集團有限公司等單位和部門為本書編寫提供了支撐和保障；中國宇航出版社為本書的編輯、出版提供了許多幫助。在此一并表示衷心的感謝！

本書于2016年開始編寫，歷經(jīng)四年有余，經(jīng)過多次修改，幾易其稿，力求做到結(jié)構(gòu)完整、概念準確、闡述清晰、反映最新成果，但因涉及專業(yè)面廣、探索性強、作者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請廣大讀者指正。

楊長風

2020年10月