基于Petri网的Walker导航星座备份策略研究

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1、v01．26No．2航天器工程第26卷第2期14SPACECRAFTENGINEERING2017年4月基于Petri网的walker导航星座备份策略研究胡敏宋旭民杨雪榕(中国人民解放军装备学院，北京101416)摘要提出了一种基于Petri网的walker导航星座备份策略，考虑了导航星座运行中的主要不确定性因素，得到的备份策略能够使星座实际运行可用性与星座期望可用性非常逼近。对walker24／3／1：21528km，55。星座无备份星、仅考虑地面备份，以及考虑在轨和地面均备份三种情况的星座可用性进行了分析，结果表明：采用在轨备份3颗卫星、地面备份3颗卫星的策略能够保证导航星座的平稳运行，可

2、为walker导航星座备份策略的选取提供借鉴。关键词Walker导航星座；Petri网；在轨备份；地面备份；星座可用性中图分类号：P228文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2017．02．003ResearchonSpareStrategyofWalkerNaVigationConstellationBasedonPetriNetHUMinS()NGXuminYANGXuerong(EquipmentAcademyofPI。A，Beijing101416，China)Abstract：ThispaperproposesasparestrategyofWal

3、kernaVigationconstellationbasedonPetrinet．ThestrategyconsidersthemainuncertainfactorsduringtheoperationphaseofnaVigationconstellations．Theobtainedspacestrategybasedontheproposedapproachcanmaketherealop—erationofnavigationconstellationsbeveryclosetotheexpectedconstellationaVailab订ity．TheWalker24／3／1：

4、21528km，55。istakenasanexample，thefollowingthreescenariosareanalyzed：thefirstscenarioiswithnosparesatellite，thesecondscenarioisonlywiththesparesatellitesontheground，andthethirdscenarioiswithbothon—orbitand。nthegroundsparesatellites．Theresultsofanalysisindicatethatwiththreesparesatelliteonorbitandthre

5、esparesatellitesonthegroundcanguaranteethesteadyoperationofnavigationconstellation，whichcanprovidesomeref—erencesforthesparestrategyselectionofWalkernavigationconstellation．Keywords：Walkernavigationconstellation；Petrinet；on—orbitspare；onthegroundspare；constel—lationavailabilitv1引言导航星座备份策略直接影响全球卫星导航系

6、统完好性、可用性和连续性等重要指标的实现，是全球卫星导航系统星座设计的重要内容，也是在卫星发射、运行出现故障时，确保导航系统成功组网和稳定运行的关键。根据全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)和伽利略(Galileo)三大全球卫星导航系统建设运行的经验，对星座进行必要的备份是确保导航系统连续稳定运行的必要条件。GPS的设计星座包括24颗卫星，但自1993年满星座运行以来，实际卫星数量一直维持在27颗以上，当工作卫星出现故障时，通过在轨备份卫星正常播收稿日期：2016—11—17；修回日期：2016—12—29作者简介：胡敏，男，博士，从事卫星导航系统星座设计研究。Email

7、：jlhm09@163．com。第2期胡敏等：基于Petri网的walker导航星座备份策略研究发导航电文，从而有效地保证了服务性能口。3]。GLONASS系统在满足标称星座的基础上，在每个轨道面上备份一颗卫星，正常情况下，备份卫星不播发导航信号，处于冷备份状态，只有当工作卫星出现故障时，才启动备份卫星。根据Galileo星座设计方案，为了满足系统完好性、可用性和连续性的要求，Galileo系统在