北斗卫星导航(区域)系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析

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1、第２０卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．２２０１４年３月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＭａｒ．２０１４北斗卫星导航（区域）系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析１，２１１赵思浩，郭佩，张伟（１．中国空间技术研究院载人航天总体部，北京１０００９４；２．清华大学电子工程系，北京１０００８４）摘要：载人航天器可以利用北斗卫星导航系统实现自主导航定位和相对测量以支持轨道确定和交会对接任务。为了评估当前星座条件下北斗卫星导航（区域）系统对中国载人航天器的服务能力，建立了当前北斗卫星导航（区域）系统的星座仿真场景。利用载人航天器轨道参数，对其轨道处

2、北斗区域星座的覆盖特性和服务能力进行了仿真，分析了可以用于载人航天器绝对定位和相对定位的时间长度、可见卫星情况、位置精度因子等特性。分析结果表明，在载人航天轨道的一些持续时间段内，航天器可以利用北斗（区域）系统完成绝对和相对定位功能。关键词：北斗卫星导航（区域）系统；载人航天器；星座覆盖；服务能力；仿真分析＋中图分类号：Ｖ４９４．２５；Ｖ４４８文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０２-０１７３-０５SimulationandAnalysisonServiceAbilityofBeiDouNavigationSatellite（

3、regional）SystemConstellationforChina′sMannedSpacecrafts１，２１１ＺＨＡＯＳｉｈａｏ，ＧＵＯＰｅｉ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＭａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔｓｃａｎｕｔｉｌｉｚｅＢｅｉＤｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎ

4、ＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍｔｏａｃｃｏｍｐｌｉｓｈａｕｔｏｎｏ-ｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｏｓｕｐｐｏｒｔｏｒｂｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｒｅｎｄｅｚｖｏｕｓａｎｄｄｏｃｋｉｎｇｍｉｓｓｉｏｎｓ．ＴｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆＢｅｉＤｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅ（ｒｅｇｉｏｎａｌ）ＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｈｉ-ｎａ’ｓｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ，ａｓｏｆｔｗａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉ

5、ｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｗａｓｓｅｔ-ｕｐ．ＴｈｅｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆＢｅｉＤｏｕｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｏｖｅｒｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔｏｒｂｉｔｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｉｍｅｌｅｎｇｔｈｓｏｆａｂｓｏｌｕｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｎｖｉｅｗａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｄｉｌｕｔｉｏｎｓｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｒ

6、ｅｎｔＢｅｉＤ-ｏｕＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅ（ｒｅｇｉｏｎａｌ）Ｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｂｓｏｌｕｔｅａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｓｆｏｒｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｏｒｂｉｔｄｕｒｉｎｇｓｏｍｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｅｒｉｏｄｓｏｆｔｉｍｅ．Keywords：ＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅ（ｒｅｇｉｏｎａｌ）ｓｙｓｔｅｍ；ｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔ；ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｃｏｖｅｒ-ａｇｅ；ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｌｉｔ

7、ｅＳｙｓｔｅｍ，ＧＮＳＳ）在任意气象条件下可以提供覆盖全球的实时、连续、高精度的位置和时间信１引言［１］２－３息，也是载人航天器重要的导航定位手［２］全球导航卫星系统（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌ-段。国际空间站、航天飞机等载人航天器使用收稿日期：２０１３-０８-０５；修回日期：２０１４-０３-０３基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项资金（编号２０１２ＹＱ１４００２６）作者简介：赵思浩（１９８２-），男，博士，助理研究员，研究方向为卫星导航定位技术、载人航天器测控与通信技术。Ｅ-ｍａｉｌ：ｚｈａｏｓｈ０５＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ１７

8、４载人航天第２０卷［３，４］全球定位系统（ＧＰＳ）进行自身位置测量；日倾角为５５°，分布在三个轨道面内，升交点赤经分本、欧洲等国家使用ＧＰＳ作为载人航