Comparative evaluation of navigation enhancement performance of typical LEO satellite systems
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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.
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关键词:
- 低轨星座 /
- 导航增强 /
- 可见卫星数 /
- 精度衰减因子(DOP) /
- 信号自由空间传输损耗
Abstract: In this paper, three typical low earth out satellite constellations which are Iridium NEXT system abroad, "Hongyan" constellation and "CentiSpace" of China, were selected to analyze the navigation enhancement of Beidou navigation satellite system (BDS) from the aspects of signal free space transmission loss, number of visible satellites and dilution of precision. The results show that the enhancement ability of LEO constellations to navigation system are different due to different constellation structure and number of satellites. As polar orbit constellations, Iridium NEXT system and "Hongyan" constellation have strong navigation enhancement ability in polar regions, but with the decrease of latitude, the enhancement ability decreases obviously. While the "CentiSpace" with inclined orbit as the main part has stronger navigation enhancement ability in middle and low latitudes. -
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/km 780 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 
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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/km 1070 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
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表 5 各系统轨道和信号参数
星座 轨道 高度/km 频率/MHz BDS MEO 21 528 1 575.42 Iridium 低轨道 780 1 626.00 Hongyan 低轨道 1 070 1 520.00(拟定) CentiSpace 倾斜轨道 975 1 575.00(拟定)
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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GDOP GDOP改善/% 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 BDS 1.544 2.084 1.018 − − − BDS+Iridium 1.279 1.744 0.889 16.4 32.8 5.2 BDS+Hongyan 1.291 1.729 0.892 15.8 29.5 5.1 BDS+CentiSpace 1.147 1.483 0.855 25.1 41.6 12.5
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图(7) / 表(6)
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