卫星通信导论范文第1篇

国家发改委、工信部、广电总局、总参谋部、科技部等主要领导出席了会议。

2011中国卫星应用大会议题涉及直播卫星、全球宽带卫星解决方案及发展趋势、卫星移动通信、卫星导航、Ka波段对卫星产业的积极影响等内容。

10月26日13:00-18:00时，新世纪日航饭店山东厅内宾朋满座，中国卫星应用大会会前技术报告拉开了2011中国卫星应用大会的序幕。平板动中通天线技术、航空机载卫星移动通信、组合式编队卫星、深空探测与行星际互联网、超材料天线等卫星产业前瞻性技术报告在这里得到深入解读。尤其是平板动中通天线和超材料在天线领域的应用，奠定了今年卫星应用大会的基调---卫星移动通信是产业内即将到来的重大机遇。尤其是在中国。

就在卫星技术讲座这道前菜还在回味中，真正的卫星产业盛宴在27日开始了。开幕式由中国通信学会秘书长魏茂洪主持，卫星应用大会主席杨千里致辞，总参作战部卜庆军将军、通信学会副理事长刘彩、发改委高新司副司长任志武、无线电管理局副局长李海清、无线电监测中心主任刘岩、航天五院院长李忠宝、卫星专家胡光镇院士、南京高新开发区书记朱晓云、镇江科技局局长潘国建等专家、领导分别讲话。

广电总局科技司黄其凡处长就直播卫星产业规划做了“利用直播卫星开展广播电视公共服务”的主旨演讲，明确宣告在十二五期间实现2亿直播卫星用户的目标。

进入中国已超过15年的以色列吉莱特公司了其全球宽带卫星解决方案。该公司服务于商用VSAT技术、国防军事卫星应用技术以及遍布美国的加油站、零售业、餐饮业、业、大型企业和政府的解决方案为国内卫星业者提供了成熟的经验。近年来地震海啸等灾害频发，卫星通信在应急救援中发挥了巨大作用。美国iDirect公司带来了他们的“应急救援与业务正常运营保障”方案，这又是一个先进的成熟经验。德国诺达卫星通信公司、美国康泰易达公司、以色列Raysat公司就卫星移动通信中的传输效率问题、技术优化以及解决方案分别做了主题演讲。

在仰视国外同行先进技术和成熟应用方案之于，中国卫星通信集团公司、中信网络公司向与会代表全景展现了中国乃至亚洲地区的卫星资源。这是卫星产业链最上游市场，所有根之于中国的卫星应用业务都将得依靠卫星资源的不断扩展，并从中受益。

10月28日下午，卫星应用大会设立了卫星移动通信和卫星导航两个分会场，最热烈的讨论在这个下午展开了。

卫星导航分会场由中国宇航学会卫星应用工作委员会组织，北斗卫星导航系统卫星系统总指挥李长江担任主持。北斗卫星导航系统卫星系统总指挥李长江、中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任曹冲、中国科学院国家授时中心研究员卢晓春等专家学者依次发表演讲，内容涵盖国内卫星导航应用现状、导航产业发展趋势、GNSS兼容互操作、北斗卫星导航系统的建设及其在民航、应急减灾领域中的应用等主题。

卫星通信导论范文第2篇

[关键词]北斗；定位误差； 差分修正；伪卫星

中图分类号：P228.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0138-01

1 引言

中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的定位系统。

目前北斗卫星导航系统已经广泛应用于地质调查、测绘、交通、海洋渔业、减灾救灾等多个领域，并产生了显著的经济和社会效益。其中北斗一号卫星导航系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国也可为周边国家服务；北斗二号将覆盖全球，逐渐发展成为具有全球导航能力的卫星定位系统[1]。

虽然北斗事业在近年来得到迅猛发展，但受目前卫星数量及几何精度衰减因子（GDOP）的影响。采用纯粹的卫星定位算法，其定位精度只能达到10m左右。针对不同的应用背景，可采用不同的北斗卫星体制及误差修正方法，本文针对北斗的主要定位原理及方式，对有源定位、无源定位的测距误差进行分析，并对差分修正、伪基站修正方法进行比较，浅析如何在实际应用场景中选择合适的北斗应用机制。

2 北斗定位原理

北斗卫星系统分为北斗一号及北斗二号系统，其定位方式又分为有源定位及无源定位，下面分别就这两种定位方式进行进行论述及比较。

2.1 北斗一号定位方式

北斗一号卫星导航系统的定位是基于三球相交原理。即分别以地心和1号、2号工作卫星3个点为球心，以用户机至这3个点的距离（R1、R2、R3）为半径，形成3个相交的球面，3个球面的公共交点有两个（P1、P2），排除位于南半球的另一个交点P2，由已知的3个球心位置和半径可以求解出用户机P1点唯一的三维位置信息。在实际计算中，用户机至地心的距离R1由用户机内高度表测出的用户机至地表的高度H加上用户机对应地面点的高程R替代（即：R1=H+R），用户机至1号、2号工作卫星的距离R2、R3可由信号传递时间乘以光速计算获取，两颗工作卫星的位置可由测轨站精确测出。

R1为用户机至地心的距离，R2为用户机至1号卫星的距离，R3为用户机至2号卫星的距离，R为用户机至地面的高程，H为高度表测出的用户机至地表的高度。

北斗一号导航系统的优点是定位只需要两颗卫星。但北斗双星定位系统是一种主动式双向测距的有源定位（应答式）系统：定位一般由用户机向中心站发出请求。中心站对其响应，解算出用户三维定位数据后再将位置信息发射出去由该用户获取，用户机自身无定位能力，处于被动地位。

这种工作特点带来了以下几方面的应用问题[2]：①用户定位的同时失去了无线电隐蔽性，存在着用户位置容易暴露的缺点，这在军事上相当不利的，会使使用北斗一号有源定位的用户有被暴露出来的危险；②用户数量有限，限制了定位信息的更新频度，不能满足高动态用户的定位需要；③定位数据实时性差，对于高速用户等效于加大了的定位误差；④北斗一号有源定位功能要依赖数字地图，在制作精确数字地图有困难的地区定位误差会增大。这些问题限制了北斗双星定位系统的应用范围。

2.2 北斗二号定位方式

北斗二号卫星系统是中国开发的独立的全球卫星定位系统，并不是北斗一号功能的简单延伸，而更类似于全球定位系统和伽利略系统。第二代北斗导航定位卫星在高度为21500km的中圆轨道运行，标志着中国自行研制的北斗卫星导航系统进入新的实际应用发展建设阶段。其定位原理与GPS类似。

3 北斗误差修正处理

现实中采用的北斗误差修正处理算法主要包括两种：差分修正和伪卫星修正，本节将对其进行分析比较。

3.1 伪距差分原理

伪距差分是使用最为广泛的差分技术之一。地面校准基站坐标已经精确测量，通过校准基站接收机对北斗卫星信号进行测量，比较星站距与测量伪距的差值作为伪距修正量，然后将其播发给位于差分服务范围内的用户接收机，从而就实现了消除公共误差的目的[4]。

伪距差分能将测距误差降低到米级以内，但建立差分北斗校准基站需要较高的成本且基站覆盖范围受限，因此校准基站的建立与维护一般由大公司运营，普通用户想要利用该差分校正信息需要运营公司交费或购买这些公司的指定设备。用差分修正技术的另一种手段是基于单差或双/多差分的修正手段。

3.2 伪卫星系统原理[3]

伪卫星，实际上是一个发射与真卫星测距导航信号（与北斗卫星信号同步）类似的地面站，位置是精确测量的，它类似导航卫星，所以加入了伪卫星的导航系统定位原理与普通的四星定位原理基本相同。在GDOP 值较大区域或某一卫星出现故障时，伪卫星可代替该卫星来改善 GDOP，提高导航精度。

在地面合适位置上安置伪卫星基站，伪卫星站通过授时技术与北斗卫星精确时间同步后，按类似于北斗卫星的信号格式发射导航信号，用户接收机同时接收北斗卫星和伪卫星信号并进行定位解算。然而时间同步是实现伪卫星站正常工作的前提，因此必须提供一套完整可靠的时统系统。伪卫星站由高稳定度恒温晶振（频率准确度小于10-9产生系统基准时钟，通过北斗卫星系统对该时钟进行对时。北斗授时机输出 1pps脉冲信号，伪卫星站原子钟亦输出1pps 脉冲信号，两信号同时输入到数据处理系统进行比对，测量出时间间隔，得到输出原子钟相位调整控制量，然后对伪卫星站原子钟进行调整，即可实现伪卫星主站时钟与北斗系统的时钟同步。

4 总结

本文就北斗一号及北斗二号的定位原理进行描述，总结北斗终端伪距定位的误差源及误差大小。在此基础上介绍了常用的北斗误差修正方法：伪距差分修正及伪卫星修正方法。

实际应用中对于公共交通等领域可结合地图信息采用单站直接空间解算的办法实现精度较低的定位，或利用单差方式辅助提高精度。对机着陆、地质勘探等等领域可采用地面站校准或伪基站的方式进行误差修正以满足高精度要求。

参考文献

[1] 陈军.北斗卫星导航定位系统应用综述[C].第九届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊，2015：115-118.

[2] 刘雅娟.北斗三星无源定位技术[J].测控遥感与导航定位，2006，36（2）：36-38.

卫星通信导论范文第3篇

关键词：空天作战；卫星导航系统

中图分类号：TN967.1

作战由平面向立体，由一维向陆海空天电网多维拓展的脉络，演绎了人类战争进程[1]。纵观人类历史、凡是最有效地从人类活动的一个领域迈向另外一个领域的国家，总能获得巨大的战略优势。

随着空间军事化的发展，太空已成为维护国家安全和国家利益所必须关注和占据的战略“制高点”，是大国军事竞赛最激烈的领域之一。随着战争形态的逐步演变，空天作战也将成为一种基本的作战样式，并成为取得战争制胜权的关键。

卫星导航系统对于一个国家及其军事的发展具有巨大的战略性影响，是目前多极世界博弈的焦点之一。在民用领域，卫星导航系统已广泛用于航天、航空、航海、交通运输、科学研究等重要领域，服务社会经济持续发展。目前，许多国家和地区的整体发展已经不由自主地严重依赖GPS。在军事领域，卫星导航系统已经成为先进武器装备必需的技术保障和效能倍增器，对于决定战争格局起着举足轻重的作用。

在信息化战争时代，信息能力不仅是战斗力新的组成要素，而且在战斗力诸要素中起主导作用[2]。信息已经成为全球重要战略资源，是掌控战场物质和能量流向的关键因素。位置和时间是信息的核心要素，任何不带有精确位置和时间的信息对作战指挥是毫无意义的。卫星导航系统在提供导航制导、定位授时服务的高精度、便捷性、全球性、多维性、全天候性具有无可比拟优势，已经逐步替代二次世界大战以来发展的各类地基无线电导航系统。

展望并不太平的21世纪，空天作战力量将会赢得前所未有的发展机遇，卫星导航系统在空天作战形态下，应扮演什么样的角色？本文将对此进行研究分析，对未来卫星导航系统的发展方向进行战略思考。

1 空天作战发展形势

1.1 空天战场利用现状

太空作战目前尚处于起步阶段，目前多体现在信息支援层面，利用太空侦察、预警、通信、监控和导航定位等天基信息系统对陆、海、空中作战提供天基信息支援。空天战场正日益成为各种新技术成果军事应用的试验场，是积蓄和释放能量的战略高地。信息能、火力能、新概念武器在空天聚合；物资流通和军事活动向空天集中；军事领域侦察监视、火力打击、力量投送等行动，更多在空天展开。目前参与太空活动的国家总数已经达到130多个，在轨运行的各类卫星达到了5000多颗[3]。

空天战场不受国界、天候、地形等因素的影响，空天攻防力量可以全方位行动，使战争达到真正意义上的灵活和协调。空间技术已经成为现代战争中不可缺少的支援保障体系，任何重大军事行动和地面目标都难以躲过卫星的侦察。目前，世界主要军事大国70%的战略情报来自侦察卫星，美军90%的军事通信、近90%的军事战略情报、几乎所有的战略、战术武器制导定位、国民经济生活100%的导航定位、100%的气象信息、超过50%的民间信息传输均来自太空的航天设施。美国的航天器无时无刻不在对世界各国进行窃照、窃听、窃探和窃控。

1.2 空天作战理论发展

太空作战，是以夺取和保持“制天权”为主要目的，以外层空间为作战重点区域，以太空作战力量为基本参战单元，以太空武器系统为核心作战平台而展开的。先导性的空天理论已非常明确地将空天战略上升为国家安全的主要战略。空天作战理论已被置于战略与战术并重、进攻与防御兼备、直接对抗与间接保障并存的核心地位。

空天战场是航空空间与航天空间一体化的战场[4]。随着外场空间的重要性的不断上升，外层空间的军事存在和有效控制，不仅会直接影响其他战场夺取制地、制空、制海、制电的军事行动，而且最终将影响战争全局和国家的安全利益。太空既是军事上的制高点，又是国家安全的高边疆，对太空的控制和空间资源的有效利用，不仅决定未来战争主动权的得失，而且关系国家的安全与发展。

空天一体战具有丰富的作战样式。除了传统的空中作战样式外，还会出现空天一体化信息作战（包括空天一体的电子战、心理战、网络战、情报战等）、反卫星作战、反弹道导弹作战[4]等等。

1.3 空天作战力量建设

空天作战力量作为决定现代战争胜败结局的关键性力量已被许多国家作为军事发展重点。美军已经开始扩大部署太空作战资源，增强太空战能力，在作战法规上已出台了《联合太空作战行动纲要》、《反太空作战行动纲要》、《空间对抗作战条令》，空间攻防已经基本准备到位[3-5]。预计到2020年前后，将建成真正意义上的太空作战部队：天军。

从目前美国发展太空武器的形势来看，取得全面的技术突破仅是时间问题。美国发展导弹防御系统的真正意图是先机抢占太空制高点，以发动太空作战、支持陆海空作战、或进行太空支援[4]。到2030年美国的在轨卫星可能达到800颗，形成庞大的太空侦察和作战系统。为了充分占有太空优势，美国还将采取措施阻止别国发射卫星。同时，科学研究中新成就或工程技术中新的突破都将增强太空武器的性能，推动太空战的发展。

俄军为应对越来越严峻的太空军事化威胁，数次围绕加强太空力量建设、以打赢未来空间作战为要旨调整部署了“天军”，制定了《俄罗斯联邦2006～2015航天纲要》、《2007～2015国家战略纲要》，在2020～2025年开始部署天基打击武器。印度、日本、韩国等国家，也面对日益激烈的太空军事竞赛，采取不同措施，针对未来可能出现的太空作战，不断加紧太空军事力量建设与部署。

1.4 空天作战演练

从世界范围看，“天战”将不可避免。美、俄、中都已成功地进行了“导弹打卫星”或者“卫星打卫星”的试验。特别是美军，始终活跃在空天作战理论与实践的最前沿。

进入21世纪以来，美国分别在2001年、2003年、2005年，2007年秘密进行了代号为“施里弗”的系列空天战争演习。以太空为主要战场，以空间系统攻防交战为重点，探索空战的理论和方法，研究保护美国和盟国空间设施的措施及压制对手空间作战能力的办法，动用力量包括各类军用和商用卫星、反卫星武器、天基反导武器、载人航天、空间轨道战斗机、地基激光武器和电磁波武器、陆基导弹等。

2011年3月6日，美军已经开始了第二次空天作战飞机“X37-B”的飞行实验。空天飞机在军事领域可作为反卫星武器平台、监视和侦察平台、天基系统的支援平台，用以快速部署小卫星星座或回收卫星，有能力对敌国卫星和其他航天器开展军事行动。美军“全球快速打击体系”基本构建完毕。

在反卫星武器方面，美国早在上个世界50年代就研究开发出了核弹头反卫星武器；上个世纪70年代，美军成功开发了动能反卫星武器，对轨道高度低于1000km的航天器具有较强攻击能力；上个世纪90年代，美军反卫星研制成功，可以近距离接近敌国卫星并进行破坏，攻击范围可达同步卫星轨道高度。进入21世纪，美国定向能反卫星武器研究取得重大进展，例如“机载激光武器系统”能够击毁300-600km高度的空间目标。机载激光武器系统试验的成功为下一步在近地轨道部署天天对抗和天对地攻击激光武器提供了可以利用的经验和技术。可以预见，在未来15年内这些武器系统将走向战争的舞台，外层空间军事化难以避免。

2010年美军第二颗空基空间目标监视系统卫星（SBSS）顺利升空，主要用于监视同步卫星轨道的所有空间目标。该系统的最终目标是组建共由19颗卫星组成的空间监视网络，实现对所有空间航天器的不间断监视、跟踪和侦察。2011年美军新型天基红外监视卫星发射升空，全面增强了美国对弹道导弹的预警能力。

2 空天作战对卫星导航系统的需求分析

世界军事变革从某种意义上说就是一场没有硝烟的和平时期的世界大战。战争历史一再证明，战争的胜负虽然直接表现于战场上，但却决定于平时军事发展的竞争中。

由于航天技术飞速发展的奋力推动、军事需求的强力牵引、太空资源竞争的激烈形势，太空军事化的趋势不断扩大，太空安全威胁越来越大。广泛多元的作战运用使太空信息主导地位凸显，将推动作战任务由“信息支援”向“制天作战”趋势发展，推动作战武器由“种类单一”向“系统配套”方向发展，推动作战样式有“威慑为主”向“慑站并举”方向发展，推动作战力量建设有“简单结构”向“复合结构”方向发展[1]。

2.1 空天作战总体需求

全战先胜全胜需求特征。未来战争不仅发生在军事上，而且将发生政治、经济、文化、科技等各个领域；战争的胜负不仅表现在战前双方军事科技力量的对比上，同时也表现在战前国家军事力量的整体建设上；对战争的胜负研判已不局限于军事成果，更追求政治、经济、文化方面的综合效益。

保存自己，消灭敌人。太空作战任务是摧毁对方太空支持系统，包括地面运控系统、测控系统、地面发射系统；继而摧毁中高轨道卫星、包括通信卫星、预警卫星、导航卫星，实现空天攻防战，卫星打卫星的局面。没有支持空间用户自主导航制导能力的卫星导航系统，一旦地面设施被摧毁，不但失去发射卫星的能力，而且各种中高轨卫星不是被攻击就是失去战斗能力，其他轨道高度的卫星也会因为失去控制而失去战斗或支援保障能力。

卫星是太空作战的基本要素，它既是太空作战的基本支撑和武器平台，同时也是作战主要攻击目标。卫星自身具有防护能力和攻击能力，卫星导航系统为其提供防护和攻击的导航制导保障。

2.2 空天作战样式需求

太空作战样式是依据不同的太空作战平台、太空武器装备及相关作战力量决定的。每种作战样式都对导航制导有具体要求。但无论是地基反卫作战，还是空空对抗，都需要大范围高立体导航制导保障能力；而且太空作战更需要统一的高精度时空基准保障。为了保证作战体系的稳定性和作战样式的整体性，低中高轨各类航天器应使用统一的导航制导技术保障手段，从发射、入轨、作战的全过程采用相同的导航信号频段和统一的导航制导设备。

2.3 空天作战战术需求

空天作战突发性、保密性、实时性、灵活性战术要求高，需要卫星导航系统提供自动化的、常态化的导航制导服务。空天作战和空间设施自主防护对导航制导保障需求具有突发性、随机性、实时性。

空间攻防不是空间对接，用户航天器不可能向导航系统提供实用时间、实用位置、自身动态性能等信息，也不可能采用自动天线跟踪技术、窄波束时分体制的导航信号。

2.4 需求特征分析

全天域多目标保障特征。无论从己方空间设施自主运行、自主防护，还是空间攻防角度来看，多个空天导航用户在全空域同时存在，而且高价值用户趋向于中高轨轨道。例如，美国NASA未来20年内，35%的空间任务将达到或高于同步卫星轨道高度[6]。

被动化、自动化、常态化保障特征。虽然中高轨道导航用户没有明确提出连续化导航制导保障需求，但是进入导航制导实用阶段，必须满足用户服务连续化、被动化、自动化要求；导航需求保障的突发性、保密性、实时性需求要求卫星导航系统保障常态化，忌讳他人操作介入，加大使用风险。

高实时性保障特征。航天器轨道机动能力是攻防武器的基本能力。无论从攻、还是从防的角度看，面向于实现特定轨道机动目的，轨道机动的代价与导航制导保障的实时性紧密相关。导航制导服务越滞后，轨道机动实现代价越大，甚至不能实现机动目的。另外，未来战争从决策到发起时间将大大缩短。美国的“全球快速打击”体系建设完成，使得其能够在1小时内对全球范围任何目标发起攻击。

2.5 空天作战对卫星导航系统需求综合

导航服务空域覆盖0～36000km同步卫星轨道高度，甚至深空。未来高价值卫星系统趋向于使用中高卫星轨道，卫星导航系统必须能够在此高度上提供实时定位、授时、测速服务，为各类空间设施自主运行、自卫机动防护创造条件。

连续的、实时的、宽波束导航信号直接覆盖的空天导航定位保障方式是最优的方式，是空天攻防武器最迫切需要的保障方式。空间攻防对导航系统的最终需要的是位置、速度、时间信息。在军事背景下考虑，有地面参与规划、调度或保障的空天导航制导手段，将增大空天作战体系对抗的环节和风险，不符合空天作战战术特点要求。

空天战争是大国间事关兴衰存亡的高烈度军事对抗。卫星导航系统低中高轨导航制导服务应具有较强的抗干扰能力，同时系统本身应具有脱离地面系统支持自主运行能力，以增强作战体系的稳定性和健壮性。

3 结束语

历史上每一次军事变革，都是以新型作战力量的兴起为发轫；军事变革的标志，常常伴随着新型作战力量对传统作战力量的决定胜利。太空作战正朝着不断完善和成熟的阶段迈进，发展卫星导航系统，要根据前沿军事理论和新军事技术发展和变革的趋势，充分体现战略性、前瞻性和系统性需求。

西方发达国家军队最主要的优势在太空，其弱点也在太空。我们发展卫星导航系统应提供从全球范围的地表直到同步卫星轨道高度的精确制导服务能力，保证我反卫星武器对敌空间设施的有效打击能力，形成对敌“非对称”作战能力，有效阻止西方强敌发动战争的冲动。

参考文献：

[1]姜联举.太空作战的现实与未来[J].报，2014.

[2]任连生.基于信息系统的体系作战能力概论[M].北京：军事科学出版社，2010：4-8.

[3]章卓.美四百颗卫星霸占太空[J].世界新闻报，2005（96）：24.

[4]何耀，曹泽阳，任慧斌.空天作战指挥一体化问题研究[J].飞航导弹，2011（07）：25-28.

[5]程源浩.“空天一体战”正登上人类战争舞台[J].中国国防报，2004.

[6]James J.Miller，Enabling a fully interoperable GNSS space service volume[C].the 6th International Committee on GNSS（ICG），Tokyo，Japan，September 5-9，2011.

作者简介：陈建萍（1977.12-），女，江苏盱眙人，助理工程师，研究方向：卫星导航。

卫星通信导论范文第4篇

【关键词】北斗卫星 导航系统 发展 应用研究

北斗卫星导航系统的应用，无论是对我国国防安全的提高来说，还是对我国经济发展的促进而言，都发挥着不可替代的作用。尤其是随着我国航天事业的快速发展，更是对北斗卫星导航系统的工作性能提出了更高地要求。因此，必须要加大对北斗卫星导航系统建设的研究力度。只有这样，才能有效保证信息传递的准确性和安全性，实现对我国综合国力水平的不断提升，为我国卫星导航技术与世界卫星导航技术的同步发展奠定基础。

1 北斗卫星导航系统的发展

1.1 北斗卫星导航系统介绍

北斗卫星导航系统是由我国自主研究的一个全球定位系统。该系统的建设目标是，在保证系统独立性、自主性的同时为用户提供更加稳定的服务。注重对卫星导航系统的研究，能够极大地促进我国科技的发展，从而更好地带动通讯技术、航天事业以及国防建设的发展，实现对我国经济发展水平与科技发展水平的同步提高。总的来说，卫星导航建设是一个有益于社会进步、服务于人类的项目。改进北斗卫星导航系统，不仅要注重对系统兼容性和开放性的提高，而且更要注重对系统安全性以及稳定性的提高，从而使得北斗卫星导航系统能够更好地服务于国家建设，发挥出更大地社会影响力，为用户提供一个更加可靠地信息传递平台。

1.2 北斗卫星导航系统建设原则

为了尽可能延长北斗卫星导航系统的服役时间，降低系y后期建设与维护的难度，在建设该系统时，就应该始终坚持“从区域化服务转变到服务于全球”的建设原则。北斗卫星导航系统建设过程十分漫长，需要不断地进行完善。第一阶段，对该系统进行建设试验，旨在初步实现系统的有源区域化定位功能与报文传送功能。第二阶段，对系统的建设完善，旨在实现系统的无源区域化定位功能。第三阶段，是对系统建设的进一步发展，旨在实现系统的无源全球化服务功能。北斗卫星导航系统建设的前两个阶段基本完成，目前已经进入到第三阶段的研究。在第三个建设阶段中，会适当引入一些新的体制，使用更加先进的技术，以便于在提高系统的安全性和保密性的同时更好地保护我国卫星系统建设的产权，从而实现我国卫星系统建设的持续、稳定发展。值得一提的是，北斗卫星导航系统可同时实现对空间段卫星、地面站以及用户终端的统筹管控，保证卫星系统导航的正确性。

1.3 北斗卫星导航系统的建设进程

维持卫星系统运行的稳定性、提高卫星系统的规范性，是北斗卫星导航系统建设过程中的重中之重。

从该系统正式启动无源区域化服务的发展现状来看，北斗卫星导航系统的运行效率较之以前得到了大幅度提高，系统稳定性也得到了显著提升。比如说，大部分地区的定位精度都在十米以内，甚至在一些纬度较低的地区定位精度已经可以达到五米。除此以外，我国的北斗卫星导航系统在全球的覆盖面积也在进一步扩大，实现全球导航功能已经指日可待。

提高卫星导航系统建设的规范性，不仅能够有效提高报文传送效率，而且能够更好地实现对卫星系统的系统化、模块化管理。为了进一步提高国家建设安全，就必须加强卫星系统的自主性建设。随着北斗卫星导航系统运行的正式启动，我国已经将卫星系统接口的部分信息文件整理并出来，同时向部分国家免费提供定位服务、导航服务等，为信息传输速率的进一步提高奠定了基础。

2 北斗卫星导航系统的应用研究

随着我国科技水平的不断提高，北斗卫星导航系统也变得越来越完善。因此，如何进一步推广卫星导航系统的应用，已经成为当前卫星系统发展过程中面临的一个主要问题。下文中，将就北斗卫星导航系统的实际应用进行详细分析，以此来实现我国经济发展水平的进一步提高。

2.1 北斗卫星导航系统在国防建设中的应用

科技手段在国防建设中的应用效果十分显著。近几年来，我国在进行国防建设时，越来越注重对现代化技术人才的引进，旨在打造出一支优秀的现代化部队，为国防建设安全性的提高提供保障。将北斗卫星导航系统应用到国防建设中已经是大势所趋，尤其是信息化、自动化、智能化技术的应用，更是极大地保证了信息传送的及时性与准确性，为我国军事实力的提高提供可能。就当前我国国防建设的发展现状来看，北斗系统被广泛的应用于军事演习、维和任务以及救援任务中。当士兵在较为恶劣的环境中执行任务时，就可以利用卫星导航系统的监控功能对所处环境有一个更全面地了解，从而有效降低执行军事任务的伤亡率。

2.2 北斗卫星导航系统在交通监控中的应用

近几年来，物流业得到了较快发展，在一定程度上带动了我国的经济发展，但也增大了交通运输的负担。为了改善这一发展现状，我国在交通运输管理上也采取了相应地措施，即结合卫星导航系统的工作特性建设城市车辆互联网管理系统。将北斗卫星导航系统应用到交通监控中，能够使交通运输管理更加规范，有效提高交通运输安全。

2.3 北斗卫星导航系统在电网建设中的应用

随着城市化发展进程的不断加快，对供电质量也提出了更高地要求。因此，必须要保证电网建设的系统化以及电网管理的模块化。就现代电网建设而言，电力系统中各设备的一致性主要是靠系统内部的时钟实现的。通过北斗卫星导航系统的应用，能够有效提高电网系统中时钟源的可靠性，保证电网系统的同步性，实现对我国电力建设水平的提高。

3 总结

随着北斗卫星导航系统发展的逐渐成熟，卫星导航系统的应用范围也会越来越广泛。无论是在国防建设中的应用，还是在工、农业生产中的应用，北斗卫星导航系统都会发挥出它独有的优势。因此，为了保证这一系统应用的高效性，相关科研人员就必须要在现有的基础上加大对该系统的研究力度，实现对我国综合实力的不断提升。

参考文献

[1]姚磊.卫星导航技术的发展与应用[J].中国电子商务，2014（13）：65.

[2]李忠宝.中国航天科技集团公司北斗产业发展实践与思考[J].卫星应用，2014（09）：7-10.

[3]滕志军，张明儒，许建军等.北斗卫星导航系统在物流监控管理中的应用研究[J].自动化仪表，2015，36（12）：1-3，7.

卫星通信导论范文第5篇

【关键词】GNSS系统 GDOP值 选星方法

目前，世界上主要的GNSS导航系统包括中国的BDS、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧洲的Galileo，随着各大导航系统的不断发展和完善，空间中可用来进行导航定位的卫星越来越多，对于卫星导航接收机而言，充分利用各导航系统的卫星，发展多系统的组合导航成了必然的趋势。

多系统接收机的可见卫星数会达到十几颗甚至几十颗，随着卫星数的增加，接收机定位精度的改善效果越来越不明显，但是定位解算所花费的运算量会大幅增加，为了平衡这两方面的矛盾，本文提出了一种基于几何精度因子（GDOP值）的工程选星方法，按照一定的规则从接收机捕获的卫星中选出一部分卫星进行定位解算，既保证接收机的定位精度，又不增加接收机的运算量。

1 接收机定位误差

接收机解算出的用户定位误差主要包括两类，一类称为测量误差，通常通过用户等效距离误差来表示，主要包括卫星时钟误差、卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟、多路径和接收机噪声等，另一类误差则完全取决于可见卫星的个数及其相对于用户的几何分布，与卫星信号的强弱或接收机的性能好坏无关，通常通过GDOP值来表示。

用公式描述如下：

式中σG表示接收机定位误差的标准差，GDOP称为几何精度因子，σURE表示用户等效距离误差的标准差。

2 GDOP值的影响因素分析

2.1 卫星的空间分布对GDOP值的影响

为了便于形象地描述不同的卫星几何分布对GDOP值与定位精度的影响，我们以简单的二维平面定位为例。假定接收机钟差为零，那么用户接收机只要有两颗可见卫星的测量值就可以实现二维定位。图中，粗实线是以卫星为中心，以对该卫星的距离测量值为半径的圆弧，而未知的卫星距离测量误差被认为是在两条细圆弧线之间。这样，用户的真实位置位于两条粗实线的交点，而阴影部分则代表着由测量误差造成的定位结果的可能范围。

由图1可知，在相同的测量误差范围内，当卫星的几何分布较差时，接收机的定位误差范围越大，对应的GDOP值也越大。在接收机三维定位中，卫星几何分布情况与相应的GDOP值之间的关系也遵循类似的规律。

工程上，假设每颗可见卫星与用户接收机之间均相隔单位距离，以各颗卫星和接收机为顶点可组成一个单位边长的锥形多面体，而此多面体的体积大致与GDOP值成反比。该多面体所包围的空间体积越大，则GDOP值越小，卫星的几何分布也就越好。

2.2 卫星数目对GDOP值的影响

GDOP随卫星数目的增加而单调递减，因此在导航定位过程中，如果卫星无故障，应尽可能选择全部可见星进行定位计算。然而GDOP并不是随着卫星数目的增加而无限制的减小，当卫星数目增加到一定程度时，GDOP 的递减幅度已不是很明显。

在卫星信号模拟源上设置两个独立的仿真场景，设置参与定位的卫星数，记录接收机解算出的GDOP变化情况，如图2所示。

由图2可知：

（1）同一个场景下，每增加一颗卫星，DOP线性减小；

（2）卫星数超过8颗，随着卫星数的增加，DOP减小幅度越来越不明显。

3 工程选星方法

好的选星方法，理论上就是要确定GDOP值最小的卫星组合方式。从所有可见的卫星中进行C4n次的4颗卫星组合，计算所对应的GDOP值，并挑选出GDOP值最小的一组组合，然后进行定位解算。但是这种理论选星的方法运算量过大，不适用与工程实际。

基于以上的分析，提出了一种适用于工程实际的8星选星法。

把所有能捕获到的卫星按照仰角从高到低的顺序排列，剔除掉仰角小于20°的卫星（当卫星仰角比较低时，电离层延迟增大和多叫вυ銮炕崾菇邮栈的测量误差增大，所以剔除低仰角星），选出剩余卫星中仰角最高的卫星、仰角次高的卫星和仰角最低的卫星作为第1、2、3颗卫星。在仰角最低的卫星的方位角基础上分别加上60°、120°、180°、240°和300°作为判断依据。再选择方位角与判断依据接近且仰角尽量小的卫星作为剩下的5颗卫星。

选择剩余5颗星时的判断公式如下：

式中：Ej表示第j个卫星的仰角；βj表示第j颗卫星方位角与设定轴线之间的角度差。

4 结束语

随着空间中可用的卫星资源越来越多，更高效率的利用好卫星资源成为一个越来越重要的研究方向，本文在理论分析的基础上提出的工程选星方法就是在这个方向上的一次尝试。

参考文献

[1]丛丽，Ahmed I Abidat，谈展中.卫星导航几何因子的分析和仿真[J].电子学报，2006（12）：2204-2208.

[2]韩天祥.GNSS多系统选星策略的研究[D].上海：上海交通大学电子信息与电气工程学院，2014：39-40.

作者简介

师彬（1987-），男，陕西省西安市人。在中国电科第二十研究所导航事业部任职。主要研究方向为卫星导航接收机总体技术。