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基于卫星服务中断的GPS在中国服务区可用性分析

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测绘科学技术学报 2011年第1期28卷 1-4页

作者：李国重李军正李建文归庆明信息工程大学理学院河南郑州450001 信息工程大学测绘学院河南郑州450052

由于导航卫星硬件失效和轨道维持等原因,会引起卫星服务的暂时中断。卫星服务中断又会导致导航星座可用性下降。以GPS卫星4类中断的平均间隔时间、平均恢复时间为参数,建立了导航卫星的平均可用性及导航星座平均可用性数学模型。仿真分... 详细信息

由于导航卫星硬件失效和轨道维持等原因,会引起卫星服务的暂时中断。卫星服务中断又会导致导航星座可用性下降。以GPS卫星4类中断的平均间隔时间、平均恢复时间为参数,建立了导航卫星的平均可用性及导航星座平均可用性数学模型。仿真分析了卫星服务中断的情况下GPS在我国服务区的可用性。仿真结果对于我国目前进行的区域卫星导航系统建设(北斗卫星导航系统建设的第2步)以及参与GPS市场竞争均具有重要作用。

关键词：导航星座服务中断可见星数单星可用性星座可用性

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平动点新型周期/拟周期轨道的设计与应用

平动点新型周期/拟周期轨道的设计与应用

作者：唐志祥南京航空航天大学

学位级别：硕士

平动点在深空探测领域具有重要应用,圆型限制性三体问题共线平动点附近存在大量周期、拟周期轨道。目前求解周期、拟周期轨道的方法有两类:构造近似解析解和数值方法。构建近似解析解有条件限制,随着非线性误差增加而导致该方法失效。... 详细信息

平动点在深空探测领域具有重要应用,圆型限制性三体问题共线平动点附近存在大量周期、拟周期轨道。目前求解周期、拟周期轨道的方法有两类:构造近似解析解和数值方法。构建近似解析解有条件限制,随着非线性误差增加而导致该方法失效。数值方法求解周期、拟周期轨道能够克服此缺陷,但该方法在计算搜索航天器轨道时没有系统的方法。本文给出了一种数值方法—典型微分校正方法。该方法是一种数值方法,利用该方法构造流函数,绘制航天器的运行轨迹。周期轨道具有空间对称的几何结构,数值方法在计算周期轨道时利用其对称结构通过牛顿迭代和Bent’s方法结合求出周期轨道初值,并绘制周期轨道。拟周期轨道不具有对称性,设计方法较为复杂,本文给出了一种新方法,利用时间逃逸图形计算拟周期轨道。此外还介绍了利用庞加莱截面方法分析与计算平面的周期、拟周期轨道。设计周期轨道时,利用平面轴对称和空间面对称计算得到典型的李雅普诺夫轨道、晕(Halo)轨道等周期轨道,利用空间轴面对称和空间轴对称进行设计时,发现新型周期轨道,有些甚至是从未被发现的新型周期轨道。利用二维、三维逃逸时间图计算拟周期轨道时发现了一些新型拟周期轨道。新型周期、拟周期轨道有巨大的应用前景,本文通过对新型周期、拟周期轨道特点分析,得出其在轨道转移和导航星座的设计方面能够完成相应的任务,具有实际的应用价值。

关键词：平动点数值方法圆型限制性三体问题轨道转移导航星座

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双层卫星网络星座设计和星间路由技术的研究

双层卫星网络星座设计和星间路由技术的研究

作者：田乐北京邮电大学

学位级别：硕士

卫星网络系统具有全球覆盖、接入简单、扩展性强和带宽按需可变等优点,在气象预测、环境监测、资源探测、导航定位、军事侦察以及无线通信等方面有着日益广泛的应用,已经引起世界各国的广泛重视。随着人们需求的不断增长,卫星导航与其... 详细信息

卫星网络系统具有全球覆盖、接入简单、扩展性强和带宽按需可变等优点,在气象预测、环境监测、资源探测、导航定位、军事侦察以及无线通信等方面有着日益广泛的应用,已经引起世界各国的广泛重视。随着人们需求的不断增长,卫星导航与其他信息系统之间关系更加密切。卫星导航系统与通信、探测等信息系统之间具有相互融合的潜力,其发展应该与其他信息系统协调一致。只有从系统可持续发展的潜力出发才能更有效利用空间资源,从而形成整体效益。本文在充分研究和分析区域导航星座和全球导航星座的设计特点与发展现状的基础上,提出了一种基于Walker Delta星座的IGSO区域导航星座设计方法。通过STK建模仿真,最终确定6/3/2IGSO的方案。结合第二代北斗导航系统中GEO和MEO的轨道设计,组成了5GEO+6/3/2IGSO+27MEO的具有星际链路和导航与通信双载荷的卫星系统。针对5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座的结构特点,提出了一种基于通信链路状态分析和星群成簇的卫星网络组网策略,以及一种基于星群分级结构的路由策略,并在这两种基本策略的基础上将DUAL算法(扩散更新算法)应用于的GEO-IGSO/LEO双层星座MEO接入网动态路由算法设计当中。本文的主要贡献和创新点在于： 1.针对中国及周边区域导航及覆盖,提出了一种基于Walker Delta星座的IGSO区域导航星座设计方法。结合第二代北斗导航系统中GEO卫星的轨道设计,通过STK建模仿真,得到此设计方法不同方案的空间构图、连续覆盖和备份冗余等指标和平均通信仰角等参数,分析GEO-IGSO区域导航星座的组网拓扑结构变化对以上参数和指标的影响,根据所得结论最终确定5GEO+6/3/2IGSO的区导航星座方案。 2.在6/3/2IGSO星座的基础上,结合第二代北斗导航系统中GEO、IGSO卫星的轨道设计,提出了一种具有星际链路和导航与通信双载荷的5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座模型。从通信载荷角度,结合5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座的结构特点,提出了分级结构的通信网络。 3.提出和设计了基于星群分级结构的路由策略。将扩散更新算法(DUAL)用于5GEO+6/3/2IGSO+27MEO分级结构网络的MEO层的动态路由,提高了系统的灵活性和抗毁性。

关键词：地球静止轨道倾斜地球同步轨道中地球轨道区域卫星导航星座玫瑰星座扩散更新算法

基于拉格朗日点新型轨道的探月任务导航方案研究

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基于拉格朗日点新型轨道的探月任务导航方案研究

作者：周芳南京航空航天大学

学位级别：硕士

“探月工程”作为我国深空探测领域的重大专项,在实施过程中需要满足不同的技术需求。在探月任务的全过程中,精确导航定位技术是探月工程顺利实施的关键技术之一。本文针对探月导航方案的设计主要包含三个方面的内容:首先,密切结合探月... 详细信息

“探月工程”作为我国深空探测领域的重大专项,在实施过程中需要满足不同的技术需求。在探月任务的全过程中,精确导航定位技术是探月工程顺利实施的关键技术之一。本文针对探月导航方案的设计主要包含三个方面的内容:首先,密切结合探月任务实施过程中的空间动力学特性及月面环境特征,详细研究地月空间圆形限制性三体问题的动力学模型,基于拉格朗日点独特的动力学特性,利用构造流函数法求解周期轨道,利用庞加莱截面法求解地月系统的拟周期轨道,在圆型限制性三体问题基础上重点设计一种能够对共线拉格朗日点全类型周期、拟周期轨道进行系统计算的逃逸时间函数法,并探索拉格朗日点新型轨道的基本性质,完整拓展导航星座轨道的设计空间;其次,在拉格朗日点轨道计算的基础上,进行导航星座的构型设计,研究导航星座的自主定轨流程,分析导航星座的自主定轨误差与几何精度因子,形成多种基于拉格朗日点轨道的导航星座备用设计方案;最后,为弥补导航星座方法可能存在的覆盖盲区问题,研究基于扩展卡尔曼滤波与信标网络的月面导航方法,整合提出基于信标网络的视觉导航辅助方案,并分析基于自然信标定位与基于人造信标定位的精度问题;最终以“基于拉格朗日点导航星座的探月导航方案”为主,“基于信标网络的月面视觉导航方案”为辅的探月导航方案。本文相关研究成果能够对我国探月工程方案实施提供可行的备选导航方案以及相关的技术支持。

关键词：拉格朗日点轨道计算导航星座信标网络 EKF-SLAM

北斗/GNSS全球增强系统关键问题研究及服务性能分析

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测绘学报 2021年第7期50卷 994-994页

作者：陈良施闯(指导) 李敏(指导) 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 不详

北斗/GNSS多系统全球实时增强服务是目前可提供大范围高精度位置服务的有效手段。随着导航星座卫星数增量发展及对更高精度位置需求的不断深入,对多系统融合数据处理带来了巨大挑战,亟需针对不同系统特点,设计多GNSS全球实时高时效增强... 详细信息

北斗/GNSS多系统全球实时增强服务是目前可提供大范围高精度位置服务的有效手段。随着导航星座卫星数增量发展及对更高精度位置需求的不断深入,对多系统融合数据处理带来了巨大挑战,亟需针对不同系统特点,设计多GNSS全球实时高时效增强信息估计技术并解决不同系统在终端层的信号差异,以提升用户高精度应用性能。

关键词：高精度应用位置服务多系统融合数据处理导航星座信息估计卫星数增量发展

基于不同轨道高度iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究

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天文研究与技术 2014年第4期11卷 350-355页

作者：徐小钧艾国祥马利华林荣超中国科学院国家天文台北京100012 中国科学院大学北京100049

基于通信卫星的导航系统可以利用比地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)高约200 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,iHCO)通信卫星组成导航星座。结合两种轨道高度的倾斜高圆轨道通信卫星,仿真分析了利用倾斜... 详细信息

基于通信卫星的导航系统可以利用比地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)高约200 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,iHCO)通信卫星组成导航星座。结合两种轨道高度的倾斜高圆轨道通信卫星,仿真分析了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统(Chinese Area Positioning System,CAPS)的导航性能,并讨论了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统实现中国区域覆盖的最佳星座布局。

关键词：中国区域定位系统地球静止轨道通信卫星倾斜高圆轨道通信卫星导航星座

高轨导航卫星(GEO和IGSO)的发展构想

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卫星应用 2016年第9期24卷 55-60页

作者：郑晋军李祖洪中国空间技术研究院

一、国外高轨导航卫星发展现状卫星导航系统由于其系统误差,提供的服务无法满足部分高精度、高完好性用户的需求,采用高轨卫星的星基导航增强系统便应运而生,如图1所示。星基增强系统向服务区域内用户实时广播导航电文的星历、钟差和电... 详细信息

一、国外高轨导航卫星发展现状卫星导航系统由于其系统误差,提供的服务无法满足部分高精度、高完好性用户的需求,采用高轨卫星的星基导航增强系统便应运而生,如图1所示。星基增强系统向服务区域内用户实时广播导航电文的星历、钟差和电离层的改正数和完好性信息,用户利用基本导航星座播发的伪距和电文信息,结合接收的改正参数和完好性信息进行差分和完好性处理。

关键词： GEO IGSO 完好性星基导航导航星座星基增强系统改正数卫星导航系统发展构想导航电文

BDS区域系统定位性能及星座冗余性仿真分析

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全球定位系统 2016年第6期41卷 11-16,19页

作者：侯光华韦武刚顾超袁辉 61773部队乌鲁木齐831400

本文首先对北斗区域系统在一般服务区、重点服务区和主要战略方向的定位性能进行了分析和仿真;然后分别针对GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星出现失效卫星时的情况,分析了北斗区域系统定位性能的变化,结果表明,北斗区域系统在服务区内的定位... 详细信息

本文首先对北斗区域系统在一般服务区、重点服务区和主要战略方向的定位性能进行了分析和仿真;然后分别针对GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星出现失效卫星时的情况,分析了北斗区域系统定位性能的变化,结果表明,北斗区域系统在服务区内的定位性能达到设计指标,区域星座具有良好的冗余备份性,任意2颗卫星发生故障都不会对定位性能造成明显影响,不同类型卫星对系统性能影响不同,GEO卫星和IGSO卫星对系统影响较大,而MEO卫星对系统影响较小。因此在后续全球卫星星座布设时,要充分考虑GEO卫星的在轨冗余性、IGSO卫星对提高高纬度地区覆盖性能的重要性以及MEO卫星对扩展全球系统性能的重要性。

关键词：北斗卫星导航系统导航星座定位性能冗余完好性卫星失效

基于iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究

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天文研究与技术 2014年第3期11卷 230-238页

作者：林荣超马利华艾国祥刘承志徐小钧中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站吉林长春130117 中国科学院国家天文台北京100012 中国科学院大学北京100049

中国区域定位系统(Chinese Area Positioning System,CAPS)把寿命末期的地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)通信卫星推到比GEO轨道高约200 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,iHCO),卫星相对地球向西漂移。利用该类卫星组建CAPS导航星座,可以实现全球范围内的导航通信覆盖。重点开展基于iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究,结果表明:利用GEO通信卫星和iHCO通信卫星组成的星座可以实现较好的空间星座布局,可以满足一般导航用户的需要。

关键词：中国区域定位系统地球静止轨道通信卫星倾斜高圆轨道通信卫星导航星座