53-北斗卫星导航系统的星座及 犡犔性能分析 犘

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1、第４０卷增刊测绘学报犞狅犾．４０，犛狌狆．２０１１年５月犃犮狋犪犌犲狅犱犪犲狋犻犮犪犲狋犆犪狉狋狅犵狉犪狆犺犻犮犪犛犻狀犻犮犪犕犪狔，２０１１文章编号：１００１１５９５（２０１１）犛００６８０５北斗卫星导航系统的星座及犡犘犔性能分析杨鑫春，李征航，吴云武汉大学测绘学院，湖北武汉４３００７９犜犺犲犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犆狅狀狊狋犲犾犾犪狋犻狅狀犪狀犱犡犘犔犳狅狉犆狅犿狆犪狊狊犢犃犖犌犡犻狀犮犺狌狀，犔犐犣犺犲狀犵犺犪狀犵，犠犝犢狌狀犛犮犺狅狅犾狅犳犌犲狅犱犲狊狔犪狀犱犌犲狅犿犪狋犻犮

2、狊，犠狌犺犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犠狌犺犪狀４３００７９，犆犺犻狀犪犃犫狊狋狉犪犮狋：犛狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳狋犺犲犆狅犿狆犪狊狊犻狊犪狀犪犾狔狕犲犱．犜犺犲狀狋犺犲狊狔狊狋犲犿′狊狏犻狊犻犫犻犾犻狋狔，犇犗犘狏犪犾狌犲犪狀犱狆狅狊犻狋犻狅狀犪犮犮狌狉犪犮狔犻狀犆犺犻狀犪犿犪犻狀犾犪狀犱犪狉犲狊犻犿狌犾犪狋犲犱犪狀犱犪狀犪犾狔狕犲犱．犃犮犮狅狉犱犻狀犵狋狅狋犺犲犳犲犪狋狌狉犲狊狅犳狋犺犲狊狔狊狋犲犿′狊犮狅狀狊狋犲犾犾犪狋犻狅狀犪狀犱狉犲犳犲狉狉犻狀犵狋犺犲狆狉犻狀犮犻狆犾犲狅犳狊狆犪犮犲犫犪狊犲犱犪狌犵

3、犿犲狀狋犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿′狊犻狀狋犲犵狉犻狋狔犪犾犵狅狉犻狋犺犿，狋犺犲犡犘犔狏犪犾狌犲狑犺犻犮犺狋犺犲狊狔狊狋犲犿犮犪狀狆狉狅狏犻犱犲犻狀犆犺犻狀犪犿犪犻狀犾犪狀犱犻狊犪狀犪犾狔狕犲犱．犜犺犲犮狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊犺狅狑狊狋犺犪狋狋犺犲犆狅犿狆犪狊狊犮犪狀狆狉狅狏犻犱犲狋犺犲犻狀狋犲犵狉犻狋狔狅犳犃犘犞Ⅰ犻狀犆犺犻狀犪犿犪犻狀犾犪狀犱狌狀犱犲狉犪狊犻狀犵犾犲犳狉犲狇狌犲狀犮狔．犓犲狔狑狅狉犱狊：犆狅犿狆犪狊狊狀犪狏犻犵犪狋犻狅狀狊犪狋犲犾犾犻狋犲狊狔狊狋犲犿；狏犻狊犻犫犻犾犻狋狔；犇犗犘；狆狅狊犻

4、狋犻狅狀犪犮犮狌狉犪犮狔；犻狀狋犲犵狉犻狋狔；犡犘犔摘要：分析北斗卫星导航系统的组成结构，就系统在中国大陆区域内卫星的可见性、犇犗犘值和定位精度进行仿真分析。借鉴犛犅犃犛完备性算法的原理分析在中国大陆区域内北斗卫星导航系统所能提供的犡犘犔性能指标。表明在单频条件下，中国大陆区域内仿真的犆狅犿狆犪狊狊系统能满足犃犘犞Ⅰ飞行阶段的完备性要求。关键词：北斗卫星导航系统；可见性；精度因子；定位精度；完备性；用户保护水平中图分类号：犘２２８文献标识码：犃基金项目：国家８６３计划（２００９犃犃１２犣３０１）；武汉大学

5、卫星导航与定位教育部重点实验室开放基金（犌犚犆２００９００８）我国计划于２０２０年建成覆盖全球的北斗卫椭球线为５颗ＧＥＯ卫星的星下点轨迹，形如８字星导航系统（Ｃｏｍｐａｓｓ）。Ｃｏｍｐａｓｓ系统采用被动形的线为３颗ＩＧＳＯ卫星的星下点轨迹；介于定位方式，卫星星座将由５颗静止轨道卫星和３０５５°Ｎ～５５°Ｓ之间的三条线为２７颗ＭＥＯ卫星的颗非静止轨道卫星组成。在Ｃｏｍｐａｓｓ系统论证星下点轨迹。从轨迹图可以得到２７颗ＭＥＯ卫中明确提出完备性的概念，计划在将来的系统中星可实现全球覆盖，５颗ＧＥＯ卫星基本可实现

6、对发布完备性信息，但具体的技术实现还需要进一中国大陆区域的五重增强覆盖，３颗ＩＧＳＯ卫星步研究和论证。基于此，本文在仿真Ｃｏｍｐａｓｓ系在对中国大陆区域增强的同时也可克服高纬度地统星座结构的基础上分析该系统在中国大陆区域区始终是低仰角的问题。内卫星的可见性、ＰＤＯＰ值和定位精度；并采用表１仿真星座的基本参数ＳＢＡＳ完备性算法分析了在中国大陆区域内犜犪犫．１犜犺犲犫犪狊犻犮狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狅犳狊犻犿狌犾犪狋犲犱犮狅狀狊狋犲犾犾犪狋犻狅狀Ｃｏｍｐａｓｓ系统所能提供的用户保护水平（ＸＰＬ）性轨道ＧＥＯＩＧＳＯ

7、ＭＥＯ能指标。初步分析表明在单频条件下，中国大陆长半轴／ｋｍ４２１６４４２１６４２７８７８区域内仿真的Ｃｏｍｐａｓｓ系统能满足ＡＰＶⅠ飞行偏心率０００轨道倾角／（°）０７５５５阶段的完备性要求。１５８．７５°Ｅ１８０°Ｅ２１８°Ｅ１星座结构仿真和性能分析０°，１２０°Ｅ升交点赤经２１０．５°Ｅ９８°Ｅ２４０°Ｅ２４０°Ｅ３３８°Ｅ１．１星座结构仿真２６０°Ｅ国内有不少学者对Ｃｏｍｐａｓｓ系统的星座结近地点角距／（°）０００［６８］构进行了详细的分析和研究，本文仿真的星座０（２１８°Ｅ）０，４０，８０平近

8、点角／（°）０１２０（９８°Ｅ）１２０，１６０，２００结构为５颗ＧＥＯ卫星、３颗ＩＧＳＯ卫星和２７颗２４０（３３８°Ｅ）２４０，２８０，３２０ＭＥＯ卫星，卫星的基本参数如表１所示。卫星数５３２７仿真星座的卫星星下点轨迹如图１所示。大平面数１３３增刊杨鑫春，等：北斗卫星导航系统的星座及犡犘犔性能分析６９１．２．２位置精度因子分析一般导航系统的定位几何可以由精度衰减因子（ｄｉｌｕｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ＤＯＰ