轨道摄动影响GNSS卫星可见性的分析研究

针对GNSS卫星轨道数据受到摄动力的影响产生偏差的现象,研究轨道扰动对卫星可见性的影响．借助STK(Satellite Toolkit)仿真软件,结合TowBoday、J2、J4和HPOP四种轨道预报模型对卫星轨道进行仿真研究;选取TowBoday、J2和HPOP三种模型对星座系统仿真,生成地面测控站对星座卫星的可见性分析报告．仿真结果表明:摄动力会对卫星轨道产生扰动;引入摄动力的轨道方程能解算出更为准确的轨道根数;HPOP模型能更为精确地进行卫星轨道的预报,在该模型下,纬度和经度方向上的最大误差分别为0.076°和0.115°,径向方向上高度最大误差为3.226 km;卫星轨道的扰动对卫星可见性产生一定的影响,最大误差为9.913 s.      

北斗系统卫星可见性和精度因子分析

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航定位系统,建成后将为全球用户提供高精度、高可靠的卫星定位、测速和授时服务。采用卫星工具包软件对北斗卫星导航系统在单点和全球范围内的可见卫星数和精度衰减因子值进行仿真分析。结果表明:北斗卫星导航系统在全球范围内的可见性和精度衰减因子值基本上达到预定的要求,特别是在亚太地区性能更优越。     

Galileo系统卫星可见性和DOP值分析

伽利略系统是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统,其可提供高精度、高可靠性的定位服务,同时可实现完全非军方控制、管理。文中利用GSSF V2.0软件模拟出Galileo系统的全球范围的卫星可见性、GDOP、TDOP、PDOP、HDOP、VDOP值,并对其进行了分析。     

月球导航的卫星可见性及信号强度分析

针对利用GNSS卫星在月球上实现导航定位问题,提出了月球导航的卫星可见数目计算方法,该方法充分考虑了地球遮挡和波束宽度,分析卫星可见性、计算卫星可见数目。本文统计了不同系统卫星的可见时长以及地球遮挡时长,分析了不同系统的部分信号得到可见卫星信号到达月球表面的信号强度范围及其分布。试验结果表明：当卫星波束宽度大于等于37.416°时,各个时刻的卫星可见数目至少大于4颗,此时满足在月球上进行导航定位的最低要求。在设置波束宽度为37.416°时,选取卫星的部分信号分析,得到当卫星信号到达月球表面的强度,平均有13.41%的可见卫星的信号强度位于-180～-170 dBW,平均有86.59%的可见卫星的信号强度位于-190～-180 dBW。     

基于STK软件的北斗导航卫星轨道模拟

北斗卫星导航系统应用日趋广泛,文中以北斗卫星导航系统为主要研究对象,利用STK模拟完整的北斗卫星导航系统空间星座,实现基于STK的北斗系统的星座仿真、卫星轨道仿真,同时完成卫星的可见性分析与卫星覆盖分析,实现北斗卫星导航系统的仿真应用。目前,北斗卫星导航系统正处于建设阶段,文中结论对北斗卫星导航系统的建设与应用有一定的参考意义。     

基于STK软件的GALILEO系统仿真与分析

介绍了卫星工具包软件STK,并利用其对GALILEO系统的星座设计、轨道生成、可见性、覆盖精度等方面进行了详细的仿真与分析。结果表明,STK逼真的图形显示使得GALILEO系统的星座仿真具有良好的可视化效果;其强大的计算与分析功能使得卫星在轨道生成、可见性及覆盖品质等方面的分析十分高效与便捷。同时,通过对系统的有效仿真与分析也为系统的建设与应用提供了一定的参考意义。     

多星座组合卫星导航系统覆盖仿真分析

组合中国北斗(BDS)、美国GPS、俄罗斯GLONASS和欧盟GALILEO 4个全球卫星导航系统,通过仿真数据对比GPS单一系统、当前组合系统、未来完整组合系统在全球不同纬度地区几何精度衰减因子和导航精度的变化情况,分析组合卫星导航系统的优势。     

旋转载体多天线对GPS卫星可见性分析

利用GPS测量高动态旋转载体飞行轨迹时,一般采用多个天线实现对GPS卫星的连续覆盖。如何选取合理的天线数,在增强天线覆盖特性和降低接收机设计的复杂性等方面达到最优,需要进行分析计算。在综合分析卫星仰角、GPS天线增益以及空间载体旋转对GPS卫星可见性影响的基础上,采用一种新的卫星可见性判断方法,仿真验证了不同天线数在载体旋转条件下对GPS卫星的连续覆盖特性,给出了适用于旋转载体弹道测量的合理的天线数目,具有一定的工程实用意义。     

多系统GNSS卫星可见性全球时空变化分析

多系统GNSS卫星组合定位成为导航系统发展的重要趋势。基于武汉大学IGS数据中心发布的精密星历,以可见卫星数及PDOP为研究对象,通过地面点仿真实验,分析多系统GNSS卫星在全球范围内可见性的时空变化,比较多系统GNSS相较单系统在卫星分布上的优势。结果表明,对于地面固定点,各GNSS系统卫星可见性的重复周期都约为24h,其中GPS/BDS/GLONASS/Galileo 4系统的卫星可见性稳定性最高,单GPS系统较差;相较于GPS单系统,GPS/BDS双系统在亚太地区的可见卫星数由7~13颗提高到15~23颗,而GPS/BDS/GLONASS/Galileo 4系统在欧亚和亚太地区的可见卫星数提高到24~30颗。     

基本星座下北斗卫星导航系统服务性能分析

系统服务性能是卫星导航系统的关键技术指标。在分析可见性、几何精度因子等系统服务性能指标的基础上,采用图形显示技术和计算机仿真技术,设计实现了导航系统服务性能分析软件。重点针对现阶段基本星座下3颗地球同步轨道卫星（GEO）,3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）的北斗卫星导航系统服务性能进行了仿真分析,对比了北斗卫星导航系统（COMPASS）与GPS兼容后在中国地区测量精度的变化。     

STK/Connect模块分析与应用

STK的重要模块之一STK/Connect提供用户在客户机 /服务器环境下与STK连接的功能 ,根据作者的实践 ,文中介绍了STK/Connect的一些核心技术及其编程实现     

基于STK的航天器轨道理论仿真教学方法的研究与实践

针对航天器轨道理论教学中存在的内容抽象、空间关系复杂、传统教学模式效果不佳的问题,分析和论证了计算机仿真技术应用于专业课堂教学的必要性,在此基础上利用卫星工具包STK来开发仿真课件,对仿真教学方法在专业教学中的应用进行了研究与实践,取得了较好的效果.     

基于STK的全球卫星导航定位系统DOP值仿真

通过STK卫星数据库建立了GPS卫星星座;根据GALILEO卫星设计参数,利用轨道向导建立GALILEO卫星星座。比较了武汉地区GPS、GALILEO、GPS和GALILEO组合的卫星可见数和GDOP值,以及全球GDOP值的分布。     

伪卫星增强区域卫星导航系统组网仿真

卫星定位导航系统的精度等性能,很大程度上依赖于卫星数目和几何布局,而DOP值正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个量度。从DOP值的角度研究了不同伪卫星位置布局及数目对增强区域卫星导航系统定位精度的影响,为合理布设伪卫星以进一步提高其导航性能提供了有力的参考依据。     

伪卫星增强区域卫星导航系统组网仿真

卫星定位导航系统的精度等性能,很大程度上依赖于卫星数目和几何布局,而DOP值正是衡量定位卫星几何布局优劣的一个量度.从DOP值的角度研究了不同伪卫星位置布局及数目对增强区域卫星导航系统定位精度的影响,为合理布设伪卫星以进一步提高其导航性能提供了有力的参考依据.     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响.通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°～66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV作为指标确定了初选卫星星座.结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案.探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局.     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响。通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°~66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV值作为指标确定了初选卫星星座。结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案。探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局。     

北斗二代卫星厘米级相对定位

我国的北斗二代卫星导航定位系统目前已经发射16颗北斗卫星,北斗区域卫星导航系统已建设完成,已经具备我国范围内的初步三维导航定位能力。GPS的相对定位精度在区域范围内可达厘米级,已经广泛应用于测绘、交通等行业,但是北斗系统在相对定位方面的研究还比较少。本文研究北斗高精度相对定位的数据处理方法,通过2012年5月29日的实测数据和处理结果,对10 km左右的基线实现了厘米级精度的北斗卫星高精度相对定位,为北斗二代系统的测试提供了相关试验与结果,同时厘米级的相对定位能力也使得北斗系统能够应用于测绘、交通等行业。     

利用SLR和伪距资料确定导航卫星钟差

提出了综合利用SLR和GPS伪距资料测定导航卫星钟差的方法,采用2002年10月的SLR和伪距实测数据计算了GPS 35卫星的钟差,并对GPS 35卫星的钟差进行了预报,为了验证计算结果的精度,将本文计算的卫星钟差与IGS精密钟差进行了比较.通过比较分析发现:综合利用SLR和伪距资料测定的导航卫星钟差精度优于3 ns,测定的导航卫星钟差与实际卫星钟差不存在系统差;导航卫星钟差的预报精度与计算卫星钟速的时间跨度有关;可以分离卫星坐标和卫星钟差之间的相互影响,便于对卫星钟差的研究.