卫星导航系统星—星—地观测数据仿真关键技术研究

摘要

随着卫星导航系统对抗的日益升级，利用星间链路数据进行星地联合定轨及卫星自主定轨已成为提高全球卫星导航系统作战效能的关键技术之一。为缩短星间链路的建设周期，提高系统的运行效率，建立具有高精度星-星-地观测数据的卫星导航仿真系统，完成对卫星导航系统的仿真测试与技术验证势在必行。本文从生成原理、仿真方法和正确性验证方面对星-星-地观测数据进行系统性研究。
　　本文从高精度基础模型仿真出发，建立了高精度的空间卫星轨道、钟差模型，环境段电离层延迟、对流层延迟模型以及地面段多路径效应模型。重点针对多路径效应，根据IGS站的实测数据采用球谐函数和三角级数对其建模仿真。然后在此基础上研究了星-星-地观测数据的高精度仿真算法，设计仿真流程并完成对算法的仿真。重点对星-星观测数据高精度仿真进行研究，根据星座构型及星间可见性分析，建立时分体制及连续体制下的星间链路拓扑，完成链路规划设计，并在此约束下完成星-星观测数据仿真。最后采用STK软件和系统闭合验证两种方法对星-星-地高精度仿真数据的正确性进行验证，闭合验证方法不仅体现了观测数据的应用实现过程，而且能够得到观测数据在实际应用过程中的误差精度。
　　本文的研究工作可满足未来新一代卫星导航系统对星间链路的开发及测试需求，为星地联合定轨及卫星自主定轨的理论研究、测试验证提供数据支持，具有一定的工程应用价值。

目录

声明

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 卫星导航系统概述

1．1．2 星-星-地观测数据仿真背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容与组织结构

2 星-星-地观测数据高精度仿真基础模型

2．1 高精度空间段仿真

2．1．1 高精度轨道仿真

2．1．2 高精度钟差仿真

2．2 高精度环境段仿真

2．2．1 电离层延迟

2．2．2 对流层延迟

2．3 多路径效应

2．3．1 多路径效应特性分析

2．3．2 多路径效应仿真建模

2．4 本章小结

3 星-星-地观测数据高精度仿真技术研究

3．1 卫星导航系统频段规划与选择

3．2 星-星观测数据

3．2．1 星-星可见性及链路拓扑分析

3．2．2 星-星观测数据误差影响分析

3．2．3 星-星观测数据仿真原理

3．2．4 星-星观测数据仿真实现

3．3 星-地观测数据

3．3．1 星-地观测数据误差影响分析

3．3．2 星-地观测数据仿真原理

3．3．3 星-地观测数据仿真实现

3．4 本章小结

4 星-星-地观测数据验证

4．1 星-星观测数据闭合验证

4．1．1 卫星自主定轨原理

4．1．2 星-星观测数据仿真验证

4．2 星间观测数据与STK软件仿真对比

4．2．1 STK软件介绍

4．2．2 星间观测数据与STK对比结果

4．3 星-地观测闭合验证

4．3．1 星地时间同步原理

4．3．2 星-地观测数据仿真验证

4．4 星地观测数据与STK软件仿真对比

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢