伽利略卫星导航系统搜索与救援服务中国区性能分析

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1、伽利略卫星导航系统搜索与救援服务中国区性能分析2009年5月JournalofTelemetry，TrackingandCommandMay2009伽利略卫星导航系统搜索与救援服务中国区性能分析林墨，刘绍波，尚丽娜，李集林（航天科技集团公司第五研究院第503研究所北京100086）摘要：介绍全球卫星搜救系统的组成、工作原理和发展趋势，结合中欧合作伽利略搜救项目，研究基于测量信标信号频率（FOA）和时延（TOA）的定位算法，给出SAR/GALILEO系统定位模型，并应用高斯—牛顿迭代算法对该定位模

2、型进行精度分析。仿真计算表明，定位算法可以满足SAR/GALILEO系统对于MEOLUT地面站的定位精度和覆盖范围要求。中国区搜救系统的核心性能——定位精度和覆盖范围达到国际同类型地面站的定位精度水平。中欧合作伽利略卫星导航系统搜救系统的性能分析和关键技术研究有助于我国将相关技术应用于未来的飞行器定轨、定位和测控中，为我国飞行器提供多样化而可靠的测控手段。关键词：伽利略卫星导航系统；搜索与救援；性能分析；定位算法；覆盖范围中图分类号：V474.2文献标识码：A文章编号：CN11-1780(200

3、9)03-0010-07———————————————————————————————————————————————前言全球卫星搜救系统COSPAS-SARSAT于1979年由美国、前苏联、法国和加拿大四国联合建立，旨在向全球范围内各种船只、飞机和个人用户提供有效的搜索与救援SAR（SearchAndRescue）服务。目前该系统有超过35个成员国，1994年中国也成为该组织的一员。在该系统运行的20多年中，截至2006年已成功进行了6167次搜救行动，成功救援超过22035名遇险人员，平均每

4、天救起3人，在人道主义救援等领域起到了极其关键的作用[1,2]。中欧合作的伽利略卫星导航系统（GALILEO）的搜救服务也是COSPAS-SARSAT未来中轨道全球搜救服务的一部分，其关键技术是基于测量信标信号频率和时差来定位的相关算法和实用技术。法国等发达国家也在卫星定轨和测控系统中使用类似的技术，例如欧洲的DORIS（DopplerOrbitdeterminationandRadiopositioningIntegratedonSatellite）系统[3]。因此，对于中欧合作伽利略卫星导航

5、系统搜救系统的性能分析和关键技术研究有助于我国将相关技术应用于未来的飞行器定轨、定位和测控中，为我国飞行器提供多样化而可靠的测控手段。1全球卫星搜救系统1.1全球卫星搜救系统的组成COSPAS-SARSAT系统由遇险示位信标、空间段卫星和地面处理分系统三大部分组成。截至2007年中，COSPAS-SARSAT系统的空间部分包括：共有5颗低轨道卫星LEO（LowEarthOrbit）组成的低轨———————————————————————————————————————————————道卫星搜救系

6、统，由美国、欧洲和印度提供的5颗静止轨道卫星GEO（GeostationaryEarthOrbit）组成的静止轨道卫星搜救系统。目前卫星转发器由美国、俄罗斯、法国和加拿大四国提供[4,5]。地面处理分系统由遍布全球的本地用户终端和任务控制中心构成，其功能主要为对下行信号处理、定位并实时修正其跟踪卫星的轨道参数。目前全球已经有44个低轨道本地用户终端（LEOLUT）、20个静止轨道本地用户终端（GEOLUT）和26个任务控制中心（MCC）在全球范围内使用。图1是低轨和静止轨道卫星搜救系统的轨道示意

7、图。收稿日期：2008-12-24收修改稿日期：2009-03-181.2COSPAS-SARSAT系统工作原理当用户（船舶、飞机或个人）遇险后，遇险示位信标可以人工或自动激活（信标激活后可以存活48小时）。遇险信号由搜救卫星接收后变频并处理或转发，由遍布全球的地面用户终端站LUT（LocalUserTerminal）接收并计算出遇险目标的位置，把信标的报警数据和统计信息送给相应的搜救任务控制中心MCC（MissionControlCen-ter）。MCC收集、整理、储存和分类数图1全球卫星搜救

8、系统的轨道示意图据，过滤虚假报警，以最快的速度把报警和定位数据分发到距离———————————————————————————————————————————————最近、最合适的搜救协调中心RCC（RescueCoordinationCenter），提供全球全天候的卫星搜救服务[6]。1.3全球卫星搜救系统发展趋势COSPAS-SARSAT为进一步提高定位精度，增加覆盖范围，缩短定位时间，实现实时搜救处理，将建设中轨道全球卫星搜索与救援系统MEOSAR（MediumEarthOrbitSear