火星的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座分布初步設(shè)計(jì)

《火星的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座分布初步設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、2009年3月深空探測研究Mar．20o9第7卷第1期DEEPSPACEEXPLORATL0NVo1．7No．1火星的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座分布初步設(shè)計(jì)韓婷婷'史弦'簡念川1,2馮禮和平勁松’1中國科學(xué)院上海天文臺上海2000302中國科學(xué)院研究生院北京100039摘要：本文討論了類地行星全球?qū)Ш蕉ㄎ恍亲臻g構(gòu)型設(shè)計(jì)的原則，初步對火星全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)星座的分布構(gòu)型進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。討論了導(dǎo)航星座空間分布的衛(wèi)星空問覆蓋特性與導(dǎo)航定位性能，評估了最佳星座設(shè)計(jì)。本研究可以為將來建立火星導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)提供星座設(shè)計(jì)參考。關(guān)鍵詞：全球?qū)Ш?；星座；?dǎo)航定位性能測的目標(biāo)之一。1前言目前發(fā)展較為成熟的地球全球衛(wèi)

2、星導(dǎo)航系統(tǒng)深空探測是人類了解地球、太陽系和宇宙，(GPS)擁有24顆在軌運(yùn)行衛(wèi)星，共6個(gè)軌道平進(jìn)而考察、勘探和定居太陽系其它天體的第一面，每個(gè)平面上均勻分布6顆衛(wèi)星，采用中軌道，步。主要包括月球探測、行星探測、行星際探測傾角為56。左右?？梢詾榈厍虮砻娼^大部分地區(qū)和星際探測?；鹦鞘翘栂抵信c地球距離最近、(98％)提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時(shí)間與地球條件最為相似的星球之一；也是目前除地標(biāo)準(zhǔn)。滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事球以外，人類研究程度最高的行星。用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動和時(shí)間發(fā)達(dá)國家的深空探測計(jì)劃對火星的研究已經(jīng)的需要。最少只需其中4顆衛(wèi)星，就能迅速確定獲得重

3、大的進(jìn)展。從1990年火星探測再次引起了用戶端在地球上所處的位置及海拔高度。對于火全球范圍的興趣，使我們意識到需要在火星上建星全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，考慮成本以及運(yùn)用需求，立一個(gè)更可靠的通訊與導(dǎo)航系統(tǒng)。在過去，利用在火星探測中，行星面用戶無需動態(tài)測量，只需在地球上設(shè)置一些無線電接收站，對火星實(shí)現(xiàn)通靜態(tài)定位以及為繞火星運(yùn)行的航天器提供實(shí)時(shí)導(dǎo)訊和導(dǎo)航服務(wù)，但是通訊帶寬以及導(dǎo)航精度都有航，為探測初期任務(wù)采集科學(xué)數(shù)據(jù)。因此較早設(shè)一定的限制。計(jì)者提出的星座設(shè)計(jì)是用較少數(shù)量的衛(wèi)星來為火由多個(gè)繞火星運(yùn)行的衛(wèi)星組成的星座監(jiān)測繞星表面提供非連續(xù)的覆蓋，采用Doppler或測距火星探測的航天器以及在火星表面的著陸

4、器，然的跟蹤定位方法設(shè)計(jì)火星衛(wèi)星的軌道為其導(dǎo)航與后將數(shù)據(jù)傳送給地球，該星座構(gòu)成的系統(tǒng)即為火定位，故目前火星全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中衛(wèi)星數(shù)目星全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。建立類地行星全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)像商業(yè)中的一個(gè)杠桿一樣，它基于一個(gè)開較地球全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)少。放的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則為各個(gè)繞行星的航天器以及行星在航天任務(wù)研制過程中，需要大量的相關(guān)領(lǐng)間的通訊導(dǎo)航提供服務(wù)，就像使用一個(gè)IP地址一域的科學(xué)計(jì)算，對衛(wèi)星運(yùn)行軌道的仿真研究非常樣，實(shí)現(xiàn)各個(gè)行星探測的實(shí)時(shí)通訊導(dǎo)航。普遍，美國AGI公司開發(fā)的衛(wèi)星仿真工具包軟件在完成嫦娥計(jì)劃以后，開展火星航天器的研STK(SatelliteToolKit)是不可多得的航天輔助

5、究，是我國深空探測的下一個(gè)目標(biāo)。中俄聯(lián)合探工具，可快速方便地分析復(fù)雜的陸海空天任務(wù)，測火星計(jì)劃螢火一號(YH一1)是繼嫦娥計(jì)劃以并提供易于理解的圖表和文本形式的分析結(jié)果，后，我國在深空探測中另一個(gè)重大深空工程項(xiàng)確定最佳解決方案，產(chǎn)生位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)，獲取目。因此，建立火星導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是未來深空探時(shí)間遙感器覆蓋分析等。2009年3月深空探測研究．21一Walker星座以其“均勻性”、“對稱性”的優(yōu)或四顆星以上，并且當(dāng)只使用雙程觀測量或者在勢成為導(dǎo)航衛(wèi)星星座設(shè)計(jì)中的首選。主要參數(shù)有一定的高度角限制時(shí)才滿足此方案。對于火星全四個(gè)，標(biāo)記為i，／T／P／F，其中，i為軌道傾角；球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由于低

6、高度角下的可利用的相是星座中衛(wèi)星總數(shù)；P是軌道平面數(shù)目；F是對衛(wèi)星數(shù)較少，這些方法并不能直接簡單的使用。相位因子，0≤FP一1。本文基于Walker星座因此，考慮運(yùn)用累積的DOP值，即在連續(xù)的來設(shè)置衛(wèi)星分布。時(shí)問段里評估衛(wèi)星的定位因子?？紤]火星全球?qū)в捎谥械蛙増A軌道星座適合全球覆蓋，選擇航衛(wèi)星系統(tǒng)的大部分使用者是著陸器或是緩慢移傾斜的圓軌道建立全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)?；谝宰顒拥穆诬?，累積的DOP值即在需要的時(shí)間段內(nèi)少的軌道平面滿足覆蓋性能的要求，軌道平面數(shù)獲取一定量的累積DOP值，應(yīng)用于定位精度的評較少的星座具有明顯的優(yōu)勢。本文考慮的火星全估方案中，同時(shí)考慮使用者等同的測距誤差。球?qū)Ш叫l(wèi)星

7、系統(tǒng)的軌道平面不超過3個(gè)。利用(3)導(dǎo)航精度的概念與DOP相似，但它除了STK對基于Walker星座分布的火星全球?qū)Ш蕉ㄎ豢紤]衛(wèi)星的幾何分布以外，還考慮了單程測距方系統(tǒng)進(jìn)行星座設(shè)計(jì)評估，主要運(yùn)用了STK的以下法本身的不準(zhǔn)確性，指行星表面的定位以及繞行功能：分析能力、可見性分析、傳感器分析、可星的航天器的導(dǎo)航性能的評估參考值，即測量值視化結(jié)果、以及提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)報(bào)告。與準(zhǔn)確值相差的結(jié)果。仿真火星的全球?qū)Ш叫l(wèi)星星座，并對系統(tǒng)進(jìn)2．2精度