使用卫星导航精度的几何因子(PDOP)做比较研究

二是LEO星座的平均PDOP值是小于还是等于当前值GPS星座的平均PDOP值?同时,创造了10个不同大小的LEO星座,并使用GIANT通过评估来模拟这些模型PDOP可见卫星的数量。从上面得出的结论是,通过建模、模拟和分析,至少提供了180个LEO位于18个轨道平面上的卫星(倾角均为879°),当每个平面有10颗卫星时,LEO可以提供可比的卫星星座GPS的PDOP全球导航服务价值。

使用卫星导航精度的几何因子(PDOP)做比较研究

似乎到目前为止还没有人能真正回答这个问题?可以说国内外都包括在内,当然国内也不例外,至少公开文献还没有出来。许多国内低轨道互联网概念的宣传者都强调使用低轨道星座来增强导航定位。他们没有公开宣布他们的星座是导航和通信的集成星座。如果是这样,如何整合?融合到什么程度?事实上,世界上也有几篇文章,真的提出了低轨导航星座的事情,但都是还抱着琵琶半遮脸最近,有一篇关于这个问题的文章,我感觉有点真实。

这篇文章,以一网(OneWeb)例如,显然也想以现在为例GPSL带是基于使用频段,使用卫星导航精度的几何因子(PDOP)做比较研究。讨论使用多少颗卫星来实现目前的目标GPS服务水平。事实上,文章被抓住了GPS精度是关键要素,可以定量判断。有两种判断:一是低轨卫星星座PDOP值是否满足GPS星座要求?二是LEO星座的平均PDOP值是小于还是等于当前值GPS星座的平均PDOP值?这里需要研究的是确定满足这两个标准要求的最低要求OneWeb LEO星座规模(卫星数量)。

为了实现全球覆盖,LEO星座通常是由比组成MEO或地球同步轨道(GEO)更多的卫星由星座组成,因为MEO或GEO卫星相比,LEO地面足迹的卫星范围较小。LEO卫星的轨道周期也明显较短,为0.06°/s地球上的平均运动速度,MEO卫星的平均运动速度为0.008°/s。LEO这种更快的运动可能比这种运动更快MEO卫星更有优势,因为它会导致对卫星信号的多径抑制更大。同一频段,LEO由于卫星离地面较近,通常会向接收机发送更强的信号。在GPS在信号被拒绝或降级的环境中,这些更强的信号成为重要资产。

在本文的分析中,重点是由PDOP值确定的GPS性能。为了比较GPS星座的PDOP值与LEO星座的PDOP确定使用平均值PDOP价值概念。美国交通部的GPS民用监测性能规范 (U.S.DoT2009)详细说明GPS信号要求指出:

? 全球星座在任何24小时间隔PDOP等于或小于6的时间百分比大于或等于服务量的98%,以及

? 星座最差的站点在任何24小时间隔内PDOP时间百分比大于或等于服务量的88%。

在一个位置或指定的时间段内,标准或规范中不需要特定数量的卫星。要使用GPS在计算位置解时,必须考虑至少四颗卫星来解决涉及四个未知数的四个方程。虽然这里没有确定可见卫星的数量,但是GPS干扰和导航工具(GIANT)模型需要至少四颗卫星来计算PDOP值。在计算PDOP值时,满足正式PDOP每个站点和时间所需的星座将至少有四颗卫星。为了评估LEO这里采用的星座性能GIANT使用软件OneWeb提出的星座基本配置创建了几个模型。同时,创造了10个不同大小的LEO星座,并使用GIANT通过评估来模拟这些模型PDOP可见卫星的数量。我们使用OneWeb星座的基本配置(倾角87).9°,每个轨道平面均匀分布有18个轨道平面和卫星),但改变每个轨道平面的卫星数量以确定满足全球需求PDOP所需的最小星座大小。卫星导航。通过改变卫星数量,评估了90、108、126、124、162、188、198、218、212、234和360。我们从720卫星开始OneWeb开始建模和模拟星座,然后建模360颗卫星的半星座和180颗卫星的四分之一星座。四分之一星座PDOP因此,通过在每个轨道平面上添加或减去一颗卫星来改变星座的大小,从而评估多个星座的大小PDOP结果。

测试和模拟研究分析表明,为了满足要求GPS正式性能PDOP要求至少180个LEO卫星的星座。虽然180颗LEO卫星星座符合标准定位服务性能标准的基本要求,但有180个LEO平均卫星星座PDOP目前值大于从GPS平均星座PDOP值。对于 GPS 目前星座可用可比PDOP由此产生的值和定位精度必须需要360个LEO卫星的星座。这项研究的未来工作应该是检验LEO为了确定星座的许多其他方面是否适合提供卫星导航服务。未来的工作应该集中在更快的轨道速度和更快的轨道速度上GPS接收器捕获和跟踪这些卫星的影响;满足标准定位服务性能标准中的年龄要求;并满足服务绩效标准中的位置和时间精度标准。未来的工作也要分析LEO星座符合国防领域的使用LEO精确定位系统性能标准的星座定位、导航和授时能力。从上面得出的结论是,通过建模、模拟和分析,至少提供了180个LEO位于18个轨道平面上的卫星(倾角均为87.9°),当每个平面有10颗卫星时,LEO可以提供可比的卫星星座GPS的PDOP全球导航服务价值。计算位置的精度是位置的精度PDOP也是值的函数LEO卫星数量在星座中的函数。然而,在这种情况下,全球卫星导航服务和当前GPS与精度相比,星座降低了精度,可以作为提供全球导航服务的最低要求。对于可与现在GPS全球导航服务与星座提供的服务(包括精度)相当,研究认为需要18个轨道平面(倾斜度为87.9°)的360颗LEO每个平面需要20颗卫星。

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