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星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析

王峰 杨东凯 张波

王峰, 杨东凯, 张波. 星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(2): 760-766. doi: 10.11999/JEIT201034
引用本文: 王峰, 杨东凯, 张波. 星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(2): 760-766. doi: 10.11999/JEIT201034
WANG Feng, YANG Dongkai, ZHANG Bo. Spatiotemporal Performance of Spaceborne Global NavigationSatellites System Reflectometry[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(2): 760-766. doi: 10.11999/JEIT201034
Citation: WANG Feng, YANG Dongkai, ZHANG Bo. Spatiotemporal Performance of Spaceborne Global NavigationSatellites System Reflectometry[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(2): 760-766. doi: 10.11999/JEIT201034

星载GNSS反射信号时-空性能仿真分析

doi: 10.11999/JEIT201034
基金项目: 博士后创新人才支持计划(BX20200039)
详细信息
    作者简介:

    王峰:男,1989年生,博士后,研究方向为卫星导航及其应用

    杨东凯:男,1972年生,教授,研究方向为卫星导航及其应用

    张波:男,1972年生,讲师,研究方向为卫星导航及其应用

    通讯作者:

    张波 bozhang@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN927.2; P228.3

Spatiotemporal Performance of Spaceborne Global NavigationSatellites System Reflectometry

Funds: The Postdoctoral Innovative Talents Support Program (BX20200039)
  • 摘要: 针对星载全球导航卫星系统(GNSS)反射信号时-空性能问题,该文从1阶统计量角度定义了平均空间覆盖次数、全球覆盖面积百分比和平均回访时间3个衡量星载GNSS反射信号时-空性能的指标,并通过建立GNSS和低轨卫星轨道仿真研究了低轨卫星轨道高度、倾角、升交点赤经以及天线波束对星载GNSS反射信号时-空性能的影响。结果表明:单颗卫星无法满足全球探测的任务需求,当轨道高度为1300 km,倾角为98.7°,天线波束为40°时,平均覆盖次数、平均覆盖面积百分比和平均回访时间分别为1.6, 36.5%和8 h;通过单一轨道的卫星组网可有效提高星载GNSS反射信号的时-空性能,当卫星数目为4,高度为635 km,倾角为98.7°,波束宽度为40°时,星载GNSS反射信号的时-空性能指标高于单颗ASCAT卫星24 h覆盖地球65%的指标;当卫星数目增加至8颗时,星载GNSS反射信号可在平均4.5 h内观测地球88.9%的区域。
  • 图  1  GNSS卫星可见性示意图

    图  2  镜面反射点可见性示意图

    图  3  镜面反射点可见的卫星数目随高度的变化

    图  4  时-空性能指标随低轨卫星轨道高度的变化

    图  5  时-空性能指标随低轨卫星轨道倾角的变化

    图  6  时-空性能指标随低轨卫星轨道升交点赤经的变化

    图  7  镜面反射点数目随经纬度的分布变化

    表  1  4个GNSS系统在轨数目及低轨卫星最小可见的平均卫星数

    GNSS轨道高度(km)轨道倾角(°)卫星总数最小可见卫星数(hr=2000 km)
    GPS20200553210
    GLONASS1910064.8248
    Galileo23222563010
    BeiDou(MEO)2152855279
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    表  2  低轨卫星轨道参数和下视天线波束宽度

    研究对象轨道高度(km)轨道倾角(°)升交点赤经(°)波束宽度(°)
    高度100~200098.775.2210/20/30/40
    倾角6350~18075.2210/20/30/40
    升交点赤经63598.70~36010/20/30/40
    下载: 导出CSV

    表  3  4颗卫星组成不同星座的星载GNSS反射信号时-空性能

    轨道面数目平均覆盖次数全球覆盖百分比(%)平均回访周期(h)
    13.8469.456.81
    23.9867.936.68
    44.0668.726.61
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-09
  • 修回日期:  2021-05-31
  • 网络出版日期:  2021-08-30
  • 刊出日期:  2022-02-25

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