Galileo系统在空间飞行器定位中的应用

欧洲的Galileo系统将在2008年建成，届时它将与美国的GPS系统相互补充。在对Galileo系统导航星座轨道和信号结构分析的基础上，结合各种不同轨道高度的空间飞行器用户的动态特点，推导了用户卫星接收天线的可见可用性模型，建立了基于Galileo坐标系统(ITRF-96)的高动态定位算法模型，针对实际航天工程任务的LEO和GEO卫星进行了定位仿真，为Galileo系统在空间领域的实际应用打下了基础。     

全球卫星导航系统发展方向研究

系统地解读了GPS、Galileo和GLONASS卫星导航系统主管部门在第11届中国卫星导航年会所做的大会报告,包括各大系统的星座部署、系统状态、定位精度、信号精度、星基增强以及系统发展等内容。分析并提出配置激光星间链路、提供安全可信导航服务、细分民用导航信号、导航与通信业务融合以及建设弹性系统是下一代卫星导航系统的5项发展趋势。结合当前卫星导航系统的热点,文章还给出了保证北斗三号卫星导航系统稳定可靠运行以及保持北斗卫星导航系统先进性的5点建议。     

GNSS全球导航卫星系统的新发展

GNSS全球导航卫星系统是20世纪90年代中期欧盟提出的一种综合星座系统,而不是一个单一星座系统。GNSS主要包括GPS、GLONASS、Galileo、Compass和IRNSS及它们的星基增强系统,例如,WAAS、EGNOS和GDGPS等。文中主要分析了GPS、GLONASS、Galileo的新发展及Compass和IRNSS的建设进展。     

32颗GPS卫星星座空间覆盖特性建模与仿真

GPS卫星要准确完成定位功能可见卫星数应不少于4颗.通过建立针对低轨、中高轨和大椭圆轨道目标卫星的GPS信号空间几何覆盖模型,利用Matlab计算针对低轨、中高轨和大椭圆轨道的可见卫星数,对目前美国32颗GPS卫星星座的空间覆盖特性进行仿真.仿真结果显示,32颗GPS卫星星座不仅可以对低轨目标实现全轨道覆盖,而且对中高轨和大椭圆轨道也有所覆盖,大大扩展了24颗GPS卫星星座的空间应用.     

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

专利视角下的卫星导航应用方向与技术发展现状分析

<正>从20世纪70年代后期美国建设“全球定位系统”(GPS)开始,现已有4个投入使用的全球导航卫星系统(GNSS),分别为美国GPS、俄罗斯“全球卫星导航系统”(GLONASS)、中国“北斗”、欧洲“伽利略”(Galileo)。独立自主的GNSS在提供时间与空间基准,以及所有与位置相关的实时动态信息等方面发挥了关键性作用,对一个国家的国防军事、民生服务及经济发展都具有深远的意义,     

GNSS地面覆盖性仿真分析研究

GNSS对地面用户的应用价值取决于GNSS信号对地面的覆盖性能,这不仅取决于星载传感器的信号辐射角范围,还取决于用户自身的最小观测角。本文对GNSS地面覆盖性原理进行了分析,给出了判别依据,然后对北斗区域服务系统、北斗全球导航系统及其与其它GNSS组合共5种仿真方案的地面覆盖性进行了仿真。在实际应用中,可以根据仿真结果针对不同的应用任务选取不同的卫星星座或选取多星座互操作,以保证最大同时可见卫星数,从而更好地提升GNSS卫星星座的应用价值。     

发射短讯

<正>北斗三号第1颗、第2颗卫星发射取得圆满成功据新华社2017年11月5日报道,当天,北斗三号第1颗、第2颗卫星在西昌卫星发射中心成功发射。此次发射任务拉开了北斗三号全球组网的序幕。此次发射的是北斗三号首组2颗MEO卫星,是北斗导航系统第24、25颗卫星。北斗三号卫星星座是我国具有独立知识产权的全球卫星导航系统,星座系统由24颗MEO卫星、3颗GEO卫星和3     

卫星导航系统及其在空天安全中的重要作用

简要介绍了美国"全球定位系统"(GPS)、俄罗斯"全球导航卫星系统"(GLONASS)和欧洲正在建设的"伽利略"(Galileo)卫星导航系统的发展及其基本发展态势.详细介绍了中国自主建设的"北斗"(COMPASS)卫星导航系统的发展思路、系统组成和应用情况.分析总结了卫星导航系统在空天安全中的几项重要作用,如实现协同...     

Galileo导航卫星电源技术概述

继美国的GPS卫星导航系统和俄罗斯的GLONASS卫星导航系统之后,欧洲各国正在合作研制Galileo全球卫星导航系统。文章结合Galileo系统已经发射的两颗试验卫星,介绍了Galileo导航卫星的电源系统技术特点,并对其设计思路进行了分析,可为我国卫星电源系统设计所借鉴。     

Post-disposal orbital evolution of satellites and upper stages used by the GPS and GLONASS navigation constellations: The long-term impact on the Medium Earth Orbit environment

The long-term evolution and environmental impact in MEO of all the abandoned spacecraft and upper stages associated with the GPS and GLONASS navigation constellations were analyzed. The orbits of the disposed objects, as of 1 May 2011, were propagated for 200 years and snapshots of their evolving distribution were obtained, together with an estimation of the changing collision probability with the spacecraft of the operational navigation systems existing or planned in MEO, i.e., GLONASS, GPS, Beidou and Galileo. The probability that the abandoned objects considered will collide with the operational spacecraft of the navigation constellations is very low, even taking into account the intrinsic eccentricity instability of the disposal orbits. Assuming the present or envisaged configuration of the constellations in MEO, the probability of collision, integrated over 200 years, would be <1/300 with a GLONASS spacecraft, <1/15,000 with a GPS or Beidou spacecraft, and <1/250,000 with a Galileo spacecraft. The worst disposal strategy consists in abandoning satellites and upper stages close to the altitude of the operational constellation (GLONASS), while a re-orbiting a few hundred km away (GPS) is able to guarantee an effective long-term dilution of the collision risk, irrespective of the eccentricity instability due to geopotential and luni-solar perturbations. The disposal strategies applied so far to the GPS satellites should be able to guarantee for at least a few centuries a sustainable MEO environment free of collisions among intact objects. Consequently, there would be no need to adopt disposal schemes targeting also the optimal value of the eccentricity vector. However, it should be pointed out that the GPS disposal strategy was devised well in advance of the Beidou constellation announcement, so most of the abandoned satellites were re-orbited fairly close to the altitude of the new Chinese system. A new re-orbiting approach will be therefore needed in the future.     

国外卫星导航定位技术发展现状与趋势

本报告对目前国外三大卫星导航定位系统GPS ,GLONASS和伽利略系统的技术性能进行了对比研究 ,分析了卫星导航定位技术的未来发展趋势 ,对我国发展卫星导航定位系统提出了建议。     

全球导航星座星间链路技术发展建议

美国全球定位系统（GPS）的Block IIR和Block IIF系列导航卫星安装了UHF频段的星间链路收发设备,未来的GPS Ⅲ系列导航卫星将用Ka频段星间链路替代UHF频段星间链路,提高星间数据通信容量,增强抗干扰能力;俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）的新一代GLONASS-K系列导航卫星开始安装S频段星间链路收发设备;欧洲的伽利略（Galileo）卫星导航系统也在规划全球导航星座的星间链路体系;我国北斗（Compass）卫星导航系统正处在由区域覆盖向全球覆盖的过渡阶段,全球星座的星间链路正处在多种系统体制的抉择中。文章在对国外各种星间链路研究的基础上,从导航星座星间链路需求和特点出发,提出建议：1）建设高频段星间链路;2）加强星间天线与卫星总体的联合设计;3）星间网络协议要具有灵活性;4）尽可能保持每颗卫星的星间链路设备状态一致。文章考虑了现有国内技术储备和国外未来技术发展方向,提出的观点可以作为我国全球卫星导航系统对星间链路选择的参考,对我国Compass系统建设技术先进的星间链路有一定的指导意义。     

伽利略系统的频率结构和信号设计的研究

分析了伽利略系统的频率结构和信号设计、性能及干扰,阐明了伽利略系统的频率和信号设计比GPS更具优势。伽利略系统在ESa／L5和E2-L1-E1载波上,使用与GPS相同的中央频率,可提高GNSS接收机用户的互用性,因此具有更广阔的发展前景。     

从地球到日-火系平动点轨道的转移

平动点轨道特殊的空间位置及动力学特征,使其在深空探测中具有重要的应用。以日-火系平动点轨道(Lissajous与Halo轨道)任务为目标,结合平动点轨道的不变流形理论,研究了小推力转移问题。首先给出了圆型限制性三体动力学模型下平动点附近不变流形(稳定和不稳定流形)高阶分析解以及相应的计算实例。接着以流形分析解为基础,建立了初始小推力轨道优化模型,并利用改进的协作进化算法求解初始小推力轨道。最后将初始轨道离散,采用多点打靶法将最优控制问题转化为参数优化问题,并用序列二次规划方法(SQP)求解。仿真结果证明轨道设计方法的有效性。     

第二类无奇点根数的北斗历书参数设计

为统一北斗三类卫星的历书拟合算法,提出基于第二类无奇点根数进行历书参数设计的方法,设计了以倾角向量变率作为摄动参数的历书参数模型,并给出新的历书模型的用户使用算法。利用覆盖2013年全年的实际在轨卫星的数值轨道进行了历书拟合试验。结果表明,地球静止轨道（GEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO)卫星的拟合位置误差为2~4km,拟合用户距离误差（URE）约为1km,中圆地球轨道（MEO）卫星的拟合位置误差为1~2km,拟合URE约为500m。通过分析6个轨道根数和2个摄动参数全年的变化范围,对新历书模型进行量化单位和占用比特位的通信接口设计,定量分析量化单位对历书表达精度的影响。结果表明,参数截断后对位置误差的影响小于50m,对URE误差的影响小于5m。因此,历书量化误差对信号捕获以及首次定位时间带来的影响可以忽略不计。     

一种具备星间链路的中轨对地观测星座设计

采用轨道高度为2165.6 km、回归周期为1天的太阳同步回归轨道建立了一个包含6颗卫星、具备星间链路的中轨对地观测星座。通过卫星自身的侧摆姿态机动功能,可以实现对同一目标1天之内的多次观测,以完成区域性准实时成像、灾害灾情监测等任务,极大地提高了观测的时间分辨率。在星座内部,相邻两颗卫星之间建立了5000 bit/s码速率测控和250 Mbit/s码速率数传的星间链路,能够充分利用单颗卫星在境内的可视弧段,通过地面与单颗卫星建立星地链路就可以同时完成与所有卫星的星地通信。