利用GNSS实现高轨卫星自主导航的新方案

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1、第29卷第1期2010年2月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29No．1Feb．2010利用GNSS实现高轨卫星自主导航的新方案’何清举，孙前贵(北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：针对GNSS应用于GEO卫星导航存在的导航信号弱、可见卫星少、定位几何差等突出问题，探讨了一种在GPS导航星冲天面安装导航天线并辐射导航信号的新方案，设计了冲天面天线和GEO接收天线的波束宽度和增益以及讨论了冲天天线所需发射功率，分析了新方案中GEO卫星对GPS卫星可见性、GI

2、X)P和定位精度。分析表明，新方案仅需从现有导航星引出一部天线，即可实现以小于10W的功率代价使得GEO卫星80％以上的时间里可以利用GPS系统定位，且定位精度约77m。通过仿真验证了本方案的可行性。关键词：GEO卫星；自主导航；卫星导航系统中图分类号：V448文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)01-0007-05ANewSolutionofAutonomousNavigationforGEOSatellitesBasedonGNSSHEQing-ju，SUNQian-gui(BeijingInstitut

3、eofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：Tosolveproblemssuchasweaknavigationsignals，lackofvisiblenavigationsatellitesandpoorperform—aneeofGDOPforHEOautonomousnavigationbasedonGNSS，thispaperpresentsanewsolution，whereanewantennaisaddedtOanavig

4、ationsatellite．Transmitandreceiveantennapatternisdesignedandtherequiredtransmitpowerisstudied．Finally，thevisibilityofnavigationsatellites，geometricdilutionofprecisionandtheprecisionofthenewsolutionareanalyzed．Itisverifiedthatasingleextraantennasignificantlyimprovesv

5、isibility，geometricdi-lutionofprecisionandprecision．Keywords：GE0Satellite；AutonomousNavigation；GlobalNavigationSatelliteSystem0引言地球静止轨道卫星(GeostationaryEarthOrbitSatellite，GEO卫星)和高偏心轨道卫星(HighlyEccentricOrbitalSatellite，HEO卫星)等高轨卫星在陆地和海洋通信、跟踪与数据中继、导弹预警、气象探测、电视直播、教育应用、

6、灾难预警等方面都有着很重要的用途。特别是地球静止轨道，以其独特的高轨和静地特性，成为地球卫星的重要轨道资源；相应地，地球静止轨道卫星也成为对地实现大范围及全球覆盖的主要方式之一【1]。大型静止轨道卫星平台位置保持要求±0．05。的控制精度，这使得东西位置保持的时间缩短为7天，南北位置保持的时间缩短为2～4周[2]。仅2000年一2009年，我国发射的GE0卫星就有20颗左右，未来发射的GE0卫星将越来越多，如此频繁地为位置保持进行精确定轨，优化计算后再选择恰当时刻进行地面轨控，将使地面测控系统越来越复杂；另外，针对部署于国内不

7、可见位置的GEO卫星，则需在国外建测控站，存在很大的不确定性。卫星的自主导航可以大大减轻对地面测控网的压力，减少对国外布站的依赖，同时在测控系统发生故障或受到干扰时，保持一定的卫星生存能力。卫星自主导航是指卫星在与地面测控系统没有信息交换的情况下，通过卫星自身所携带的有效载荷或测量设备来确定卫星的位置、速度和姿态。自主导航的实现方式有多种，包括天文导航、GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem，全球导航系统)导航、星载雷达导航和激光高度计导航等，本文主要研究利用GNSS实现GEO卫星自主导航。-

8、收稿日期：2009—09--23；修回日期；2009—11—10第一作者简介：何清举(1964一)。男，研究员，主要研究方向为洲控系统总体设计；E-mail：heqingju@163．corn8飞行器测控学报第29卷GNSS包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GA