摘要：为了减少月球探测复杂环境对导航的影响和提升平动点导航星座的可靠性,提出了一种基于多假设解分离的月面接收机自主完好性监测方法。该方法利用了地月空间引力不对称性,仅需3颗平动点卫星测量信息就可以实现月面用户级完好性监测。为使月球背面更多区域的可见星数达到完好性监测所需卫星数,增加L2点Halo轨道卫星数并采用多种群遗传算法优化Halo轨道振幅和初始相位。最后采用解分离算法验证了基于3颗卫星进行完好性监测的可行性。仿真表明,在2颗可见星条件下可实现故障检测,平面短周期轨道卫星故障更容易检测;在3颗可见星条件下可实现故障排除,故障偏差达到20σ~30σ(σ=1 m)时,故障检测率和排除率开始上升到100%。首次分析了基于平动点导航星座的完好性监测可行性并提出了解决方法,该方法可应用于探月任务导航领域,为未来探月任务完好性监测算法和平动点导航星座设计提供了有益参考。

摘要：针对北斗系统加入低轨增强星座后的高中低混合星座特点,为了满足下一代导航星座主要的星间链路业务需求,提出了一种分级规划的混合星座星间链路规划方案。优先为激光星间链路的MEO、LEO、MEO-LEO建立拓扑,基于此拓扑提出了时分体制的分组拓扑规划算法。针对导航星座高中低速混合星间网络不同体制的路由提出了2种不同的改进路由算法,并对混合体制星间链路进行了仿真和规划。对规划结果进行了统计分析,验证了混合网络规划方法的正确性和混合网络在低轨监测数据回传、层间数据传输、导航信息上注3个典型导航业务场景的数据传输效能。低轨监测数据回传和连续体制节点导航信息上注时延均在1 s之内,在94%的时间里有5~8条层间星间链路,时分体制节点在92%的时间里可以在12 s内完成上行注入,为下一代导航系统规划设计提供参考建议。

摘要：针对中轨道Walker导航星座的备份策略问题,设计与实现了中轨道Walker导航星座备份策略分析仿真软件。软件由卫星可靠性分析模块、星座备份策略分析模块以及在轨备份星轨位设计模块组成。详细介绍了软件各组成模块的功能特性和关键技术,并给出了软件的应用实例。该软件能有效模拟卫星部件随机故障的动态行为,可为导航星座备份策略分析提供更为准确的卫星可靠性模型,支持对不同备份策略进行评估分析,从而获得不同条件下的最优备份策略,同时可对备份策略中在轨备份星轨位进行优化设计,可推广应用于其它卫星星座备份策略分析评估。

摘要：研究应用地月平动点轨道的深空导航星座的概要设计问题.首先,建立三体平动点动力学模型,给出计算平动点周期轨道族的微分校正算法,并介绍周期轨道的稳定性因子概念;然后,定义有效覆盖概念,分析实现有效覆盖的平动点导航星座的相关要素,给出设计步骤;在此基础上,分别从轨道选择、空间覆盖率、几何精度衰减因子、导航信号传输、导航精度等角度,对平动点导航星座进行设计、分析与估算,以全球定位系统为参照,通过综合对比分析,全面论证平动点导航星座的可行性,并给出技术指标与性能.研究表明:采用所设计的地月L3平动点Vertical轨道的5星星座可为地月空间各种飞行器提供有效覆盖的导航服务,在不考虑星座卫星等误差因素情况下,导航精度可优于10 m,并可随导航卫星数目增加而进一步提高.

摘要：自主星历更新是导航星座自主导航的关键技术之一,包括卫星轨道精确确定和轨道短时预报两个方面的内容。相比之下,卫星轨道短时外推预报容易实现。因而,本文在系统地论述导航星座自主导航信息处理流程的基础上,重点提出一整套由星间双向伪距和测量方程、卫星受摄轨道系统状态方程、以及协方差匹配自适应Kalman滤波组成的卫星自主轨道确定算法。仿真结果表明:利用星载Kalman滤波器处理星间双向测量数据,卫星自主轨道确定精度和用户测距精度可以分别达到5.40m、1.86m,能够满足用户高精度导航应用需求。初步证明导航星座自主导航信息处理流程及其星历更新算法的合理性和可行性。

摘要：导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳定性能直接影响着卫星时间同步精度。本文基于星载原子时钟频率稳定性的Allan方差表达,建立系统状态方程,并以星间双向测量伪距差作为基本观测量,组成系统测量方程。从而,可以设计适用于导航星座卫星时间同步的Kalman滤波算法。系统仿真结果表明:通过滤波处理星间双向测距数据,不断地更新卫星时钟参数,能够实现星座卫星自主高精度时间同步。

摘要：导航星座时分轮询建链体制星间链路与非时分固定建链体制传统星地链路,数据交互机制区别显著,不利于导航星座与地面联合数据交互的高效实现。提出利用与星间链路信号体制一致的星地链路,将星间链路范围扩展至地面,以少量的地面站资源和统一的网络规划,实现星间、星地链路数据传输处理机制统一化以及网络资源调度管理一体化的方法,可支持全球导航系统星-星-地数据的高效精准交互。制定了地面节点设计部署方案和星-星-地一体化资源调度方案;指出一体化网络拓扑规划的核心是境内卫星的建链目标分配,并给出境内卫星建链目标的优化排序方法和排序优先级策略;以最短路径路由方式为代表,定义了按照时间前向搜索传输路径的路由规划方法。通信性能仿真结果表明,相比于使用传统固定建链体制的星地链路,该方式下进行导航星座与地面数据交互的前向接入数据容量和传输时延等性能有明显提升。

摘要：进行导航星座长期自主定轨物理实验研究不仅难度大,周期长,而且成本昂贵。为更好的评估基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨方案,利用星模拟器及星敏感器设计了基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨半物理仿真系统。与单纯数值仿真相比,更为准确和可靠地模拟了星间定向观测信息及其误差特性,可以对基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨方案进行更加真实有效的评估。最后利用本系统对基于传统EKF滤波算法的导航星座长期自主定轨方案进行了仿真验证。

摘要：导航星座星间链路是我国首个网络化的星间链路,文章结合导航星座星间链路运行管理的实践,明确了星间链路运行管理的概念、内涵、功能等;从导航星座星间链路运行和管控的特点出发,对运行管理的模式及各模式下的场景进行了精细化设计和定义;分析了导航星座星间链路运行管理模式之间、场景之间的转化关系和转化条件,明确了各种模式下星间链路运行管理的重点内容。通过选取常规服务模式下节点故障处置恢复事件进行分解,证明星间链路的精细化运行管理有力地支持了导航星座的高效稳定运行。此外,基于导航星座星间链路运行管理的经验,提出了星间链路运行管理的一体化、网络化、服务化的发展方向。

摘要：基于攻防对抗下的导航星座损伤模式优化分析,建立了导航星座的区域PDOP可用性优化模型,解决了不规则构型卫星星座出现较多损伤卫星时无法有效求解的问题。针对全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)进行了优化仿真和对比分析。结果表明,导航星座的轨道平面数越多,其应对出现导航星座损伤的能力越强。建立的优化模型对导航星座构型设计和应对攻防对抗中星座出现损伤具有一定参考价值。