在我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（北斗系統(tǒng)）初步實現(xiàn)全球能力覆蓋的背景下,低軌衛(wèi)星導航增強（LEO-NA）技術因其易于與北斗系統(tǒng)協(xié)同來提高全球自主導航精度、拓展全球衛(wèi)星導航應用市場的巨大潛力而成為研究熱點。本文梳理了發(fā)展導航增強技術的現(xiàn)實需求,分析了導航增強技術以及LEO-NA技術的發(fā)展現(xiàn)狀,重點介紹了我國"珞珈一號"關鍵技術在軌驗證的進展情況。在此基礎上,研判了LEO-NA系統(tǒng)未來發(fā)展面臨的技術挑戰(zhàn),如導航增強頻率的兼容互操作、通信/導航信號一體化設計、低軌衛(wèi)星星座管控、高動態(tài)導航增強信號捕獲與跟蹤、與現(xiàn)有導航系統(tǒng)的融合等。研究提出,針對我國發(fā)展LEO-NA技術的迫切需求,可著重在以下方面開展工作:加強系統(tǒng)頂層設計并充分利用現(xiàn)有資源,注重LEO-NA系統(tǒng)與北斗系統(tǒng)的協(xié)同增效;促進通信、導航、遙感功能融合,分步驟分層次構建天基信息實時服務系統(tǒng);將衛(wèi)星工程與地面基礎設施統(tǒng)一規(guī)劃考慮,實行星地一體化建設。 

【文章來源】：中國工程科學. 2020,22(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

衛(wèi)星導航增強系統(tǒng)的分類及典型導航增強系統(tǒng)[11～15]

“珞珈一號”科學實驗衛(wèi)星主要用于開展夜光遙感和LEO-NA技術的在軌試驗（見圖3）。衛(wèi)星配置了2套GPS/BDS接收天線，可接收GPS、北斗雙模四頻觀測數(shù)據(jù)，用于在軌數(shù)據(jù)處理、精密軌道和時鐘信息計算，生成雙頻測距信息播發(fā)至地面。地面接收機同時接收GPS、北斗、“珞珈一號”的測距信號，進行聯(lián)合定位以提升定位性能，尤其是縮短PPP收斂時間�！扮箸煲惶枴迸渲玫倪m用于微小衛(wèi)星搭載的專用導航增強載荷，在星上信號收發(fā)隔離、星上高精度時間維持、載荷小型化、低功耗設計等關鍵技術方面取得了突破。地面配置的接收機樣機為全新研制，根據(jù)LEO-NA信號的特性進行了優(yōu)化，提升了低軌衛(wèi)星捕獲靈敏度和跟蹤精度，并可同時捕獲和跟蹤GPS、北斗導航信號以及“珞珈一號”導航增強信號（見圖4）。

“珞珈一號”科學實驗衛(wèi)星成功完成在軌導航增強技術試驗，地面接收機成功捕獲并跟蹤LEO-NA信號，實現(xiàn)了導航增強信號載噪比的大幅提升。衛(wèi)星信號過境期間的天空圖和雙頻導航增強信號的載噪比見圖5，體現(xiàn)了珞珈一號雙頻導航增強信號（H1信號和H2信號）跟蹤的連續(xù)和穩(wěn)定。試驗過程中，“珞珈一號”衛(wèi)星信號載噪比始終處于正常區(qū)間，由此體現(xiàn)了“珞珈一號”衛(wèi)星LEO-NA方案的技術可行性。另外，“珞珈一號”衛(wèi)星的雙頻信號評估表明，導航增強信號的偽距和載波相位的測量精度，與衛(wèi)星高度角之間存在顯著的相關性；利用低成本晶振所產(chǎn)生的導航增強信號，對其載波相位的觀測精度也達到了毫米級�！扮箸煲惶枴毙l(wèi)星的導航增強信號質量滿足設計指標要求，為我國LEO-NA技術領域積累了第一手的實測數(shù)據(jù)和在軌測試經(jīng)驗[37,39]。綜合來看，“珞珈一號”衛(wèi)星導航增強實驗在載荷設計、信號體制設計、關鍵元器件選型與指標論證、低軌導航增強信號接收機設計、信號監(jiān)測與評估以及LEO-NA數(shù)據(jù)處理等多個方面取得重要進展，為我國未來LEO-NA系統(tǒng)的建設提供了借鑒。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2974378