留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

最新公告

新网站上线!

全球定位系统

典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究

江旭东 陈潇 马满帅 王莹 梁任腾 杨子佳

江旭东, 陈潇, 马满帅, 王莹, 梁任腾, 杨子佳. 典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(2): 49-55. doi: 10.12265/j.gnss.2020111202
引用本文: 江旭东, 陈潇, 马满帅, 王莹, 梁任腾, 杨子佳. 典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(2): 49-55. doi: 10.12265/j.gnss.2020111202
JIANG Xudong, CHEN Xiao, MA Manshuai, WANG Ying, LIANG Renteng, YANG Zijia. Comparative evaluation of navigation enhancement performance of typical LEO satellite systems[J]. GNSS World of China, 2021, 46(2): 49-55. doi: 10.12265/j.gnss.2020111202
Citation: JIANG Xudong, CHEN Xiao, MA Manshuai, WANG Ying, LIANG Renteng, YANG Zijia. Comparative evaluation of navigation enhancement performance of typical LEO satellite systems[J]. GNSS World of China, 2021, 46(2): 49-55. doi: 10.12265/j.gnss.2020111202

典型低轨卫星星座导航增强性能对比性评估研究

doi: 10.12265/j.gnss.2020111202
基金项目: 中国科学院青促会优秀会员(E03314020D)
详细信息
    作者简介:

    江旭东:(1994—),男,硕士研究生,研究方向为卫星导航增强技术

    陈潇:(1983—),男,高级工程师,研究方向为卫星导航技术

    马满帅:(1998—),男,研究方向为卫星导航技术

    通讯作者:

    江旭东 E-mail:jiangxudong18@mails.ucas.ac.cn

  • 中图分类号: P228.4

Comparative evaluation of navigation enhancement performance of typical LEO satellite systems

  • 摘要: 选取国外的Iridium NEXT系统、国内的“鸿雁”星座和“微厘空间”共三个典型低轨星座对北斗卫星导航系统(BDS)从信号落地功率、可见卫星数和精度衰减因子(DOP)等方面进行导航增强分析.结果表明:由于星座结构和卫星数目的不同,低轨星座对导航系统的增强能力存在差异. Iridium NEXT系统和“鸿雁”星座等极轨星座对极地地区有较强的导航增强能力,但随着纬度的降低增强能力下降明显,而以倾斜轨道为主的“微厘空间”在中低纬度的导航增强能力更强.
  • 图  1  低轨卫星信号空间传播示意图

    图  2  各系统信号自由空间传输损耗

    图  3  四个方案的可见卫星数的纬度函数比较

    图  4  四个方案的可见卫星数

    图  5  四个方案的DOP值纬度函数比较

    图  6  BDS的GDOP值以及低轨星座对BDS的GDOP的改善百分比空间分布图

    图  7  四个方案全球GDOP值区间分布百分比

    表  1  BDS-3卫星参数

    轨道卫星数轨道高度/km轨道倾角/(°)
    MEO242152855
    GEO3357860
    IGSO33578655
    下载: 导出CSV

    表  2  Iridium NEXT系统星座参数

    星座参数Iridium NEXT
    卫星总数66
    轨道面数6
    每条轨道面卫星数11
    轨道高度/km780
    轨道倾角/(°)86.4
    顺行轨道面夹角/(°)31.6
    顺行轨道面间相邻主星相位差/(°)16.4
    下载: 导出CSV

    表  3  “鸿雁”星座参数

    星座参数“鸿雁”星座
    卫星总数54
    轨道面数6
    每条轨道面卫星数9
    轨道高度/km1070
    轨道倾角/(°)85
    顺行轨道面夹角/(°)32.22
    顺行轨道面间相邻主星相位差/(°)20
    下载: 导出CSV

    表  4  “微厘空间”参数

    星座参数倾斜轨道极轨道
    卫星总数12030
    轨道面数123
    相位因子00
    每条轨道面卫星数1010
    轨道高度/km9751200
    轨道倾角/(°)5585
    下载: 导出CSV

    表  5  各系统轨道和信号参数

    星座轨道高度/km频率/MHz
    BDSMEO21 5281 575.42
    Iridium低轨道7801 626.00
    Hongyan低轨道1 0701 520.00(拟定)
    CentiSpace倾斜轨道9751 575.00(拟定)
    下载: 导出CSV

    表  6  四个方案全球GDOP值和低轨星座对GDOP改善

    星座方案全球GDOPGDOP改善/%
    平均值最大值最小值平均值最大值最小值
    BDS1.5442.0841.018
    BDS+Iridium1.2791.7440.88916.432.8 5.2
    BDS+Hongyan1.2911.7290.89215.829.5 5.1
    BDS+CentiSpace1.1471.4830.85525.141.612.5
    下载: 导出CSV
  • [1] 王磊, 李德仁, 陈锐志, 等. 低轨卫星导航增强技术——机遇与挑战[J]. 中国工程科学, 2020, 22(2): 144-152.
    [2] 杨元喜. 综合PNT体系及其关键技术[J]. 测绘学报, 2016, 45(5): 505-510.
    [3] 张小红, 马福建. 低轨导航增强GNSS发展综述[J]. 测绘学报, 2019, 48(9): 1073-1087.
    [4] WANG L, CHEN R Z, LI D R, et al. Initial assessment of the LEO based navigation signal augmentation system from Luojia-1A satellite[J]. Sensors (Basel), 2018, 18(11): 3919. DOI: 10.3390/s18113919
    [5] NOSCHESE P, PORFILI S, DI GIROLAMO S. ADS-B via Iridium NEXT satellites[C]//2011 Tyrrhenian International Workshop on Digital Communications-Enhanced Surveillance of Aircraft and Vehicles, 2011.
    [6] 沈大海, 蒙艳松, 边朗, 等. 基于低轨通信星座的全球导航增强系统[J]. 太赫兹科学与电子信息学报, 2019, 17(2): 209-215.
    [7] 马福建. 低轨星座增强GNSS精密定位关键技术研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2018.
    [8] 苏醒. 基于高中低轨卫星的全球实时厘米级导航系统理论与方法研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2017.
    [9] 雷文英, 李毅松, 周昀, 等. 基于鸿雁单颗LEO卫星和GEO卫星的天基导航备份[J]. 空间电子技术, 2017, 14(5): 47-51.
    [10] 张锡越, 赵春梅, 王权, 等. 基于铱星增强北斗定位系统的分析[C]//第七届中国卫星导航学术年会论文集, 2016: 1-6.
    [11] 中国卫星导航系统管理办公室. 北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号B2b(1.0版)中文版[EB/OL]. (2020-08-03)[2020-09-01]. http://www.beidou.gov.cn
    [12] 蒙艳松, 边朗, 王瑛, 等. 基于“鸿雁”星座的全球导航增强系统[J]. 国际太空, 2018(10): 20-27.
    [13] JONES A. Chinese rocket maker OneSpace secures $44m in funding; Expace prepares for commercial launch[EB/OL]. (2018-08-14)[2020-08-16].https://spacenews.com/chinese-rocket-maker-onespace-secures-44m-in-funding-expace-prepare-for-commercial-launch/
    [14] 杨龙. 微厘空间一号全球高精度低轨导航增强系统[R]. 第十一届中国卫星导航年会, 2020.
    [15] 杨元喜, 李金龙, 徐君毅, 等. 中国北斗卫星导航系统对全球PNT用户的贡献[J].科学通报, 2011, 56(21): 1734-1740.
    [16] GPS原理与应用(第二版)[M]. 寇艳红, 译. 北京: 电子工业出版社, 2007.
    [17] MILBERT D. Improving dilution of precision, a companion measure of systematic effects[J]. GPS world, 2009(20): 38-47.
    [18] LANGLEY R B. Dilution of precision[J]. GPS world, 1999, 10(5): 52-59.
  • 加载中
图(7) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  20
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  1
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-12
  • 网络出版日期:  2021-04-28
  • 刊出日期:  2021-05-13

目录

    /

    返回文章
    返回