“北斗二代”地面监控站建设方案设想

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1、“北斗二代”地面监控站建设方案设想现代测绘.,.第卷第期.年月;“北斗二代地面监控站建设方案设想李剑锋,胡伍生东南大学交通学院,江苏南京摘要针对我国自主研发“北斗二代”导航系统建立全球范围的地面监控站面临着巨大难题的现状,本文提出一种仅在国内建立地面监控站以实现对导航卫星进行实时监控、定位、授时等功能的设计方案。对照美国的地面部分功能,从测定导航卫星的空间坐标、卫星钟差估计、导航电文的注入和大气数据采集四个方面分析了该设计方案的可行性,初步得到该方案具有成本低,满足精度要求,实时性较强的特点。关键词北斗二代地面监控站方案设计可行性中图分类号:文献标识码:文章编号:?一?站需要实时监控卫星是否

2、沿着预定轨道运行:若发引言生偏离时,控制中心应及时调整卫星的轨道和姿自主研发“北斗二代”卫星导航系统面临着诸态。另外,卫星上的各种设备是否正常工作,也需多难题。其中,建立全球范围的地面跟踪站就是要由地面站对其进行监测和控制。需突破的重大难题之一。我国不像美国那样在全.保持统一时间标准球范围内拥有军事基地,中国要在海外建立“北斗地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星二代”导航系统的地面跟踪站,唯一的途径就是向和地面监控站处于同一时间标准。这就需要地面他国租用基地。但是这种途径也有它的局限性,站监测各颗卫星搭载的原子钟,求出钟差,然后由一旦国际关系恶化,这些建立在海外的地面跟踪注入站将钟差发给卫

3、星,再由导航电文播发给站很有可能无法正常运作,或者受到袭击,从而导用户。致整个系统的瘫痪。那么,能不能仅在我国国内.数据注入建立地面端的主控站、注入站和监测站就能达到通过无线信号传输技术,将各种参数信息注人对卫星星座进行实时监控,定位,授时等目的呢到卫星中,再由卫星将这些参数播发给用户也是地本文对此提出了一些构想,并做了初步的可行性面监控站的功能之一。分析。.收集大气信息美国的地面监控站还负责收集大气信息,地面监控站的功能包括电离层信息、对流层信息和气象信息等。大气在探究仅在国内建立“北斗二代”导航系统的信息对改正卫星定位的误差,提高定位精度有着十地面端的可行性之前,首先要确定地面监控站在该

4、分重要的作用。系统中有哪些功能。通过分析美国的全球导综上,“北斗二代”导航系统地面部分主要功航系统地面端的功能,可以得出全球导航系统的地能是收集和校正导航定位参数,调整卫星运行轨面部分主要应具有以下功能。道、姿态,编制星历,同时监控卫星钟的运行情况,.提供卫星星历计算卫星钟差,收集大气信息,并将各种参数注人在卫星导航定位中,卫星被视为动态的已知卫星。实际上,按照“北斗二代”导航系统的设计点,通过距离后方交会的方式来测定待测点的三方案,主控站主要功能是收集各监测站数据,通过维坐标。卫星的位置是依据导航卫星播发的星历进行数据处理,生成导航电文和差分完好性信息,由描述卫星运动及其轨道的参数计算得到

5、,地面完成任务规划与调度,实现系统运行管理与控制监控系统的功能之一就是提供每颗卫星所播发的等。注人站则需要完成导航电文和差分完好性信星历。息注入,控制管理有效荷载等功能。而监测站的.监控卫星主要功能是接收导航卫星信号,并发送给主控站,卫星在轨道上运行,受到各种摄动力的影响,实现对卫星的跟踪、监测,为卫星定轨和时间同步其运行轨迹有可能偏离正常轨道。因此,地面监控提供观测资料。现代测绘第卷知点的坐标。这就形成了一个结构强度很大的空地面监控站建立方案问三维自由网,为了提高定位精度,可以利用自由由于我国的国土面积较大,而且东西和南北向网平差模型进行数据处理。另外,在这个自由网中,还有颗可视为坐标已知

6、的同步卫星,这样空间都有较大的跨度,可以在东西向和南北向各建立两个监控站,成正交分布。采用“一站多用”的模式,三维自由网的结构强度就大大提高了,得到卫星坐四个地面站均是监测站,同时也都是注入站,再选标的精度也随之提高。卫星星座的三维平差网示取其中一个作为主控站,从而构成“北斗二代”导航意图见图。系统的地面部分。设计方案见图。图卫星星座的三维平差网刀蒽图对于该方案的精度是否能到达要求,可以作如图“北斗二代”导航系统的地面部分设汁方案效果图下简单分析:用后方交会法测定卫星坐标,可以视为动态相对定位。在由导航卫星组成的网络.解决测定导航卫星位置问题中,同步卫星和能由地面站监测到的卫星可以看作美国的

7、通过分布在全球的个监控站,几是坐标已知的点,其余卫星看作动态未知点,那么乎可以实时监测到所有的卫星,经过对其进行跟踪利用相对定位的原理,可以测出任意一颗卫星与多监测从而得到卫星位置信息。通过这些信息,用户颗卫星之间的相对位置,再由其和坐标已知的卫星便可以利用准确的卫星坐标进行定位和导航。然之间的位置关系,就可以测得该网络中所有卫星的而,如果我国的“北斗二代”导航系统将地面基站全坐标。而目前动态相对定位测相精度