導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢PowerP課件

1、范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP2022/9/24范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP20導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢一、前言二、美國GPS導航衛(wèi)星三、我國導航試驗衛(wèi)星四、我國區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星五、我國未來全球?qū)Ш叫l(wèi)星設(shè)想六、結(jié)束語范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢一、前言范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其 衛(wèi)星導航系統(tǒng)是一種天基無線電導航定位和時間傳遞系統(tǒng)，能提供高精度、全天時、全天候的位置、速度和時間信息。 十多年來，已廣泛應(yīng)用于全球的各個行業(yè)，已成為一個重要的

2、空間基礎(chǔ)設(shè)施，是衡量一個國家綜合國力的主要標志，以及國防安全的重要支撐。一、前言 當前世界上已成功建成了三個衛(wèi)星導航系統(tǒng)美國GPS全球定位系統(tǒng)俄羅斯GLONASS導航系統(tǒng)中國衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng) 正在建設(shè)的有二個衛(wèi)星導航系統(tǒng)中國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)歐洲GALILEO衛(wèi)星導航系統(tǒng) 計劃發(fā)展的有兩個衛(wèi)星導航系統(tǒng)日本QZSS準天頂增強系統(tǒng)印度IRNSS衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP 衛(wèi)星導航系統(tǒng)是一種天基無線電導航定位和時間傳遞系統(tǒng)， 衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段，地面控制段和用戶段三大部分組成。 由導航衛(wèi)星組成的星座構(gòu)成了衛(wèi)星導航系統(tǒng)的空間段。 導航衛(wèi)星配合地面控制段完成

3、測距定軌，接收上行導航數(shù)據(jù)，向用戶發(fā)送測距信號和導航電文。 導航衛(wèi)星由衛(wèi)星平臺和導航有效載荷兩部分組成。 本文著重介紹國外導航衛(wèi)星和我國導航衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展狀況。 由于篇幅和時間關(guān)系，本文對國外導航衛(wèi)星僅介紹當前廣泛應(yīng)用、技術(shù)較先進的GPS衛(wèi)星。 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP 衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段，地面控制段和用戶段三大部分組成 GPS星座為Walker 24/6/1構(gòu)型，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道面上。每個軌道4顆衛(wèi)星，呈非均勻分布，軌道面沿赤道以60間隔分布，傾角55，半長軸為26560公里的圓形軌道。 1978年發(fā)射首顆GPS衛(wèi)星，1993年組網(wǎng)運行，至今已

4、研制了兩代共六種型號衛(wèi)星：GPS、GPS、GPSA、GPSR、GPSRM、GPSF。 目前正在研發(fā)第三代GPS III導航系統(tǒng)，其衛(wèi)星技術(shù)在不斷改進提高。二、美國GPS導航衛(wèi)星GPS 導航衛(wèi)星星座范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP GPS星座為Walker 24/6/1構(gòu)型，衛(wèi)星為八面體長箱體構(gòu)型（見圖），設(shè)計壽命5年。兩太陽翼各由二塊弧形板并聯(lián)而成。共有三個導航信號L1(1575.42MHz)：C/A、P(Y)兩個信號L2(1227.60MHz)：P(Y)采用兩臺銫原子鐘和兩臺銣原子鐘。導航電文存儲容量 3.5天。共生產(chǎn)了11顆衛(wèi)星。GPS試驗驗證衛(wèi)星GPS I 衛(wèi)星

5、范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP衛(wèi)星為八面體長箱體構(gòu)型（見圖），設(shè)計壽命5年。GPS試驗驗GPS 第二代衛(wèi)星 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)構(gòu)型和GPS相同。在GPS基礎(chǔ)上改進：設(shè)計壽命增加至7.5年每個太陽翼各由4塊平板并聯(lián)構(gòu)成（見圖）導航電文存儲容量增至14天在L1民用頻率上采用了選擇可用性（SA）措施和L2上反電子欺騙（AS）措施共生產(chǎn)了9顆衛(wèi)星。GPS A 衛(wèi)星 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)構(gòu)型和太陽翼均與GPS相同導航電文存儲容量擴展至180天星上電子設(shè)備采取防輻射加固措施增設(shè)激光反射器，用于星地測距，提高精度共生產(chǎn)了19顆衛(wèi)星。GPS II 衛(wèi)星 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-Powe

6、rPGPS 第二代衛(wèi)星 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)構(gòu)型和GPS相同。GPS GPS IIR衛(wèi)星 衛(wèi)星有較大改進：衛(wèi)星采用4邊形箱體構(gòu)型（見圖）每個太陽翼由兩塊板串聯(lián)展開組成，可一次展開，提高了可靠性采用鎳氫NiH2蓄電池，提高了容量具有UHF頻段星間鏈路，180天自主導航功能，URE 7m（1） 采用新型高精度銣原子頻標（3個）：610-4/天 裝有展開式核爆探監(jiān)測天線共生產(chǎn)了12顆衛(wèi)星。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)構(gòu)型和太陽翼和GPSR相同在 GPSR基礎(chǔ)上改進：L1、L2頻段上增加新的軍用M碼信號，提高安全性和保密性增加新的L2C民用碼，使民用接收機可進行電離層誤差修正，提高定位精度具有功率增加7dB功能設(shè)計壽命10年共生產(chǎn)8

7、顆衛(wèi)星。GPS IIRM衛(wèi)星 GPS IIR衛(wèi)星 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPGPS IIR衛(wèi)星 衛(wèi)星有較大改進：衛(wèi)星結(jié)構(gòu)構(gòu)型和太陽翼和G衛(wèi)星結(jié)構(gòu)為八面體長箱體構(gòu)型（見圖）減少結(jié)構(gòu)板數(shù)量，增大天線安裝面積布局優(yōu)化，衛(wèi)星背地板外單獨建立4個蓄電池小艙每翼由三塊板組成，采用三結(jié)砷化鎵太陽能電池，提高了功率增加新的民用頻率L5（1176.45MHz）改進型天線，以寬帶專用單元取代L波段陣元設(shè)計壽命12年已生產(chǎn)了16顆衛(wèi)星GPS IIRF衛(wèi)星 GPS II 系列衛(wèi)星頻碼圖 GPS IIRF衛(wèi)星 結(jié)構(gòu)圖GPS IIRF衛(wèi)星 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-Powe

8、rP衛(wèi)星結(jié)構(gòu)為八面體長箱體構(gòu)型（見圖）GPS IIRF衛(wèi)星 GP美國正在研制第三代導航衛(wèi)星GPS III，預(yù)期將有多項改進和提高。1、衛(wèi)星設(shè)計壽命15年；2、仍采用自身變軌方案，采用一箭雙星發(fā)射；3、定位精度：水平0.5m，高程1m；4、授時精度：2ns;5、增加L1C導航信號，MBOC（6，1，1/11）調(diào)制；6、為與Galileo兼容互操作L5調(diào)制方式改為A1tBOC(15,10);7、星間鏈路采用Ka頻段；8、點波束天線功率增強20dB;9、采用鋰離子電池，提高衛(wèi)星功率；10、自主導航180天，URE 3m；11、具有星星、星地通信能力，100Mbit/s;12、具有搜索及救援功能。GP

9、S III 衛(wèi)星 GPS衛(wèi)星總裝生產(chǎn)線GPS III 衛(wèi)星范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP美國正在研制第三代導航衛(wèi)星GPS III，預(yù)期將有多項改進和GPS衛(wèi)星發(fā)展歷程 (1)衛(wèi)星GPS IGPS IIGPS IIAGPS IIRGPS IIRMGPS IIFGPS III衛(wèi)星構(gòu)型（長寬高）八面體箱型結(jié)構(gòu)同左同左四面體箱型結(jié)構(gòu)1.931.521.91四面體箱型結(jié)構(gòu)1.931.521.91八面體箱型結(jié)構(gòu)2.441.971.97衛(wèi)星重量（kg）16651816203220652170太陽翼共2翼每翼由2塊弧形板并聯(lián)構(gòu)成共2翼每翼由2塊平板并聯(lián)構(gòu)成共2翼每翼由4塊平板并聯(lián)構(gòu)成

10、共2翼每翼由2塊平板串聯(lián)構(gòu)成同左共2翼，每翼由3塊平板串聯(lián)構(gòu)成功率（W）1100W硅太陽電池同左1959W硅太陽電池同左2610W砷化鎵太陽電池蓄電池NiCd鎘鎳電池同左同左NiH2 氫鎳電池同左同左鋰離子電池射頻功率EIRPL1：27dBWL2：20dBW同左同左同左L1：28dBWL2: 22dBWL1: 28dBWL2: 22dBWL5: 32dBW定位精度C/A: 100m 50cm/s 385nsP(Y): 10m 20cm/s 100ns同左同左C/A（無SA）: 50m, 100nsP(Y)：同左C/A(無SA): 20m 50nsP(Y): 10m 20nsM: 6m 10ns

11、同左0.5-1.0m 2ns設(shè)計壽命5年7.5年同左同左10年12年15年范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPGPS衛(wèi)星發(fā)展歷程 (1)衛(wèi)星GPS IGPS IIGPS 衛(wèi)星GPS IGPS IIGPS IIAGPS IIRGPS IIRMGPS IIFGPS III導航信號L1：1575.42MHz C/A P(Y)L2:1227.60MHz P(Y) 共3個同左同左同左L1:1575.42MHz C/A P(Y) M L2:1227.60MHz P(Y) M L2C 共6個L1:1575.42MHz C/A P(Y) ML2:1227.60MHz P(Y) M L2CL

12、5C:1176.45MHz P(Y) 共7個同左，增加L6 共8個信號增強無無無無7dB7dB20dB信號調(diào)制C/A： BPSK-R(1)*P(Y): BPSK-R(10)*同左增加SA、AS措施同左同左C/A： BPSK-R(1)P(Y): BPSK-R(10)M: BOC(10,5)*同左L5C： BPSK-R(10)同左L1C： MBOC(6,1，1/11)L5C：A1tBOC(15，10)擴頻碼位長C/A：1023 P:6187.104109Y:加密產(chǎn)生同左同左同左同左M:加密產(chǎn)生L2C:CM 10230 CL 767250同左L5C: I 10230 Q 10230同左 L1C:10

13、230星鐘2 臺銣鐘 110-12/天2臺銫鐘 1.510-13/天2 臺銣鐘 110-13/天2臺銫鐘 110-13/天同左3臺銣鐘 610-14/天同左2臺銣鐘 510-14/天2臺銫鐘 110-13/天星間鏈路無無無UHF頻段 TDMA BPSK-R(5)* 測距精度 2ns同左同左具有跳頻功能Ka頻段（23GHz）點對點傳輸自主運行無無無自主運行180天URE 7m(1)同左同左180天URE 3mGPS衛(wèi)星發(fā)展歷程 (2)注R(1)* 碼速率1.023Mcps，R(5)* 碼速率5.115Mcps，R(10)* 碼速率10.23McpsBOC(10,5)* 副載波頻率10.23MHz

14、 ，碼速率5.115Mcps范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP衛(wèi)星GPS IGPS IIGPS IIAGPS IIRGPS1 采用簡便成熟的一箭一星發(fā)射方式，衛(wèi)星自帶固體燃料發(fā)動機，加速入軌，技術(shù)繼承性好，可靠性高。2 衛(wèi)星平臺采用常規(guī)、成熟繼承性好的方案：采用中心承力筒+板式結(jié)構(gòu)方案。 轉(zhuǎn)移軌道采用自旋穩(wěn)定方式，在軌運行采用三軸姿態(tài)穩(wěn)定，單組元肼推進系統(tǒng)。3 太陽翼由二次展開并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，改進為一次展開串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，提高太陽翼展開可靠性。4 由硅太陽能電池改用砷化鎵太陽電池，增加太陽電池功率。5 不斷提高蓄電池容量，由NiCd電池改進為NiH2電池，GPS準備采用鋰離子電池

15、。6 測控采用常規(guī)USB體制，可靠性高。 測控下行遙測可選用兩種速率：4000bps和400bps，當局部地區(qū)信號弱時，可采用低速率，增加信噪比，從而提高信號強度。7 測控和導航功能有機結(jié)合。 導航上行注入采用測控上行遙控功能完成。 衛(wèi)星在軌運行階段，測控停止轉(zhuǎn)發(fā)測距信號，直接采用導航確定的軌道、位置信息，減少了導航的單獨注入鏈路。GPS衛(wèi)星主要技術(shù)特點范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP1 采用簡便成熟的一箭一星發(fā)射方式，衛(wèi)星自帶固體燃料發(fā)動機8 增加測控覆蓋區(qū)域，提高安全性。 采用了立體收發(fā)共用的測控天線（對地、背地天線和雙錐體天線），可以提供連續(xù)的覆蓋區(qū)。9 增加導航

16、頻段和導航信號，提高民用定位精度和兼容互操作性。 由2個導航頻率、3個導航信號增加至3個導航頻率、7個導航信號。 增加新的軍用M碼，軍民頻譜徹底分離，提高安全性和抗干擾能力。10選用新的BOC信號調(diào)制體制。11不斷提高星載原子鐘的精度和穩(wěn)定性，銣鐘穩(wěn)定度由最初的110-12/天提高至 510-14/天。12采用信號增強技術(shù)（增益7dB）。13采用星間鏈路和自主運行技術(shù)，提高測距精度和戰(zhàn)時對抗能力（UHF頻率）。14不斷延長衛(wèi)星壽命（從5年增至12年）。15不斷提高系統(tǒng)定位精度（小于10m）。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP8 增加測控覆蓋區(qū)域，提高安全性。范本堯院士-導

17、航衛(wèi)星技術(shù)16多功能融合，綜合型發(fā)展。 除導航功能外，兼有全球核爆監(jiān)測功能、空間電子探測和電子偵察功能。 GPS還進一步考慮搜索與求援、通信等功能。17衛(wèi)星逐步提升性能，星座平穩(wěn)過渡、連續(xù)運行，不影響用戶使用。 目前星座運行的就有GPSA、GPSR、GPSRM、GPSF 等幾種型號衛(wèi)星。 GPS衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的特點，值得我們在研制導航衛(wèi)星時思考和借鑒。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP16多功能融合，綜合型發(fā)展。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā) 導航試驗衛(wèi)星由三顆地球同步靜止軌道衛(wèi)星組成（其中一顆在軌備份），分別定點于140E、80E和110.5E（備份星）。三星分別于200

18、0年10月、12月和2003年5月成功發(fā)射、運行，至今仍在工作。三、我國導航試驗衛(wèi)星衛(wèi)星的構(gòu)型和總體布局采用分艙模塊化設(shè)計。分為通信艙、推進艙、服務(wù)艙三個艙段，及天線模塊、太陽電池翼模塊。東面板上裝有一副S/L天線、一副通信C天線。西面板上裝有490N發(fā)動機。南北面板各裝有一副太陽電池翼。對地板裝有C頻段全向測控天線和地球敏感器。導航試驗衛(wèi)星組成衛(wèi)星在軌工作示意圖衛(wèi)星外形示意圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP 導航試驗衛(wèi)星由三顆地球同步靜止軌道衛(wèi)星組成（衛(wèi)星由結(jié)構(gòu)、電源、姿軌控、推進、測控、熱控、導航載荷和天線共8個分系統(tǒng)組成。衛(wèi)星組成框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)

19、展趨勢ppt-PowerP衛(wèi)星由結(jié)構(gòu)、電源、姿軌控、推進、測控、熱控、導航載荷和天線共導航試驗衛(wèi)星主要技術(shù)性能1采用無線電測定體制（RDSS），具有定位、數(shù)字報文通信和雙向授時三大功能。2定位精度：水平20m（無標校100m）高程10m。 授時精度：單向100ns，雙向20ns。 報文通信：每次120個字，每小時54萬次。3服務(wù)區(qū)域：我國及周邊地區(qū)，沿海及太平洋部分海域（東經(jīng)70145，北緯555）4衛(wèi)星重量：2320kg，其中有效載重168kg。5最大外形尺寸（在軌展開）X向:5.7m Y向:18.1m Z向:1.72m。6衛(wèi)星功率：壽命初期：2049W 壽命末期：1688W7位置保持精度：

20、東西0.1 南北0.18工作壽命 8年衛(wèi)星展開示意圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP導航試驗衛(wèi)星主要技術(shù)性能1采用無線電測定體制（RDSS），導航試驗衛(wèi)星主要技術(shù)特點1 采用繼承性好、技術(shù)成熟的一箭一星發(fā)射方式，衛(wèi)星自身變軌和定點。2 衛(wèi)星采用DFH-3公用平臺成熟技術(shù)，結(jié)構(gòu)由碳纖維復(fù)合材料中心承力筒和24塊蜂窩夾層板組成的四邊形箱體。箱體尺寸：2.21.722.0m，結(jié)構(gòu)比為7%左右。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)示意圖 通信艙推進艙服務(wù)艙太陽翼對背地板范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP導航試驗衛(wèi)星主要技術(shù)特點1 采用繼承性好、技術(shù)成熟的一箭3 采用先進的全三軸軌姿態(tài)

21、穩(wěn)定控制方式，即變軌機動及在軌運行均采用三軸姿態(tài)穩(wěn)定方式。 控制系統(tǒng)原理框圖 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP3 采用先進的全三軸軌姿態(tài)穩(wěn)定控制方式，即變軌機動及在軌4 衛(wèi)星采用了先進的雙組元統(tǒng)一推進系統(tǒng)，自帶490N雙組元發(fā)動機，加速入軌、定點。變軌機動和在軌姿態(tài)控制均采用一甲基肼（MMH）和四氧化二氮（MON-1）推進劑,提高了推進劑使用效率。推進分系統(tǒng)原理框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP4 衛(wèi)星采用了先進的雙組元統(tǒng)一推進系統(tǒng)，自帶490N雙組5 電源系統(tǒng)由兩條獨立供電母線組成，每條母線由太陽翼和蓄電池組供電，兩條電源母線間可通過開關(guān)并聯(lián)

22、，提高了供電可靠性。各母線采用順序線性部分分流調(diào)節(jié)，光照期母線電壓保持在42V0.5V范圍。 電源分系統(tǒng)原理框圖:范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP5 電源系統(tǒng)由兩條獨立供電母線組成，每條母線由太陽翼和蓄6 兩個太陽翼，每翼由三塊碳纖維蜂窩夾層板串連展開組成，采用效率12%的硅太陽能電池。7 蓄電池采用45Ah容量的鎘鎳電池（NiCd）范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP6 兩個太陽翼，每翼由三塊碳纖維蜂窩夾層板串連展開組成，有效載荷轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)原理框圖8有效載荷采用接收放大轉(zhuǎn)發(fā)工作模式，即用戶經(jīng)上行L波段申請信號，星上L/S天線接收后，經(jīng)變頻放大，用

23、C波段天線發(fā)給地面中心，地面中心經(jīng)計算處理后，通過C波段發(fā)向衛(wèi)星，由C天線接收，變頻放大后，用S波段經(jīng)L/S天線發(fā)給用戶、實現(xiàn)定位。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP有效載荷轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)原理框圖8有效載荷采用接收放大9 下行發(fā)射功率大，首次采用具有自動電平控制功能的120W高功率行放。掌握了真空微放電、無源互調(diào)和溫度控制技術(shù)。10首次研制了大型（2.6m2.44m）L/S收發(fā)共用偏置反射面賦形波束天線，為適應(yīng)衛(wèi)星不同定點位置，具有大功率波束切換功能。天線示意圖：范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP9 下行發(fā)射功率大，首次采用具有自動電平控制功能的120

24、區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星由5GEO+3IGSO+4MEO混合星座組成。5顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO）分別定點于東經(jīng)60、80、110.5、140、160。3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星（IGSO）分別在間隔120的三個軌道上，傾角55，星下點軌道重合，交叉點為東經(jīng)118，相位差120。4顆中軌道衛(wèi)星（MEO）為Walker 24/3/1 星座的第一軌道面第7、8相位，第二軌道面第3、4相位，軌道高21528公里，傾角55。 四、我國區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星由5GEO+3IGSO+4MEO混合星座組成。52007.4.14 2007年4月已成功發(fā)射了一顆MEO衛(wèi)

25、星，已完成了多項在軌技術(shù)試驗，衛(wèi)星至今運行正常。 2010年1月成功發(fā)射了一顆GEO-1星，定點于東經(jīng)144.5 。目前已完成在軌測試，星上各系統(tǒng)工作正常。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP2007.4.14 2007年4月已成功發(fā)射了一區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星組成 GEO衛(wèi)星采用DFH-3衛(wèi)星的改進型平臺（DFH-3A），由8個分系統(tǒng)組成。GEO衛(wèi)星展開示意圖GEO衛(wèi)星組成框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星組成 GEO衛(wèi)星采用DFH-3衛(wèi)星的改進型平臺（IGSO、MEO衛(wèi)星繼承導航試驗衛(wèi)星平臺技術(shù)，各由10個分系統(tǒng)組成。 MEO/IGSO衛(wèi)星展

26、開示意圖MEO/IGSO衛(wèi)星組成框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPIGSO、MEO衛(wèi)星繼承導航試驗衛(wèi)星平臺技術(shù)，各由10個分系區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)性能1、IGSO、MEO衛(wèi)星采用無線電導航體制（RNSS），GEO衛(wèi)星則同時具有無線電導航（RNSS）和無線電測定導航（RDSS）定位功能，RDSS技術(shù)性能同導航試驗星。2、定位精度（RNSS） 平面：10m，高程：10m（東經(jīng)75135，北緯1055） 平面：20m，高程：20m（東經(jīng)55180，南北緯55）3、測速精度：0.2m/s4、授時精度：單向50ns，雙向10ns5、衛(wèi)星重量 GEO：3050kg（其中有效載荷重

27、：350kg） IGSO：2300kg（其中有效載荷重：247kg） MEO：2160kg（其中有效載荷重：249kg）6、外形尺寸（收攏狀態(tài)） GEO：2.21.722.4m3 IGSO/MEO：2.21.722.0m37、衛(wèi)星功率（EOL） GEO：2500W IGSO：2065W MEO：2005W范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)性能1、IGSO、MEO衛(wèi)星采用無線電導8、IGSO/MEO相位保持精度：59、工作壽命 GEO、IGSO、MEO衛(wèi)星均為8年10、RNSS工作頻率 B1：15xxxx MHz B2：12xxxx MHz B3：12x

28、xxx MHz 上行L：13xxxxMHz11、導航信號及調(diào)制 共6個導航信號 B1、B2、B3：UQPSK (I:Q=x：x，x：x)調(diào)制 上行 L：QPSK 調(diào)制12、碼速率 B1 B2 B3 L I 支路 x Mcps x Mcps xx Mcps x Mcps Q支路 x Mcps xx Mcps xx Mcps x Mcps13、信息速率 B1I、B2I、B3I： xx bps， LI：xxx bps B1Q、B2Q、B3Q：xxx bps， LQ：x Kbps范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP8、IGSO/MEO相位保持精度：5范本堯院士-導航衛(wèi)星14、EIR

29、P(dBW) 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP14、EIRP(dBW)范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)特點MEO衛(wèi)星采用一箭雙星發(fā)射，GEO、IGSO衛(wèi)星仍沿用一箭一星發(fā)射，均采用490N雙組元發(fā)動機自身變軌定點。IGSO、MEO衛(wèi)星平臺充分繼承DFH-3衛(wèi)星平臺的成功經(jīng)驗和成熟技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進行了適應(yīng)性改進，增設(shè)了天線艙；GEO衛(wèi)星平臺采用DFH-3A改進型衛(wèi)星平臺，衛(wèi)星總高度（X向）增長400mm。GEO衛(wèi)星結(jié)構(gòu)示意圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)特點MEO衛(wèi)星采用一箭雙星發(fā)射，GEO、GEO

30、衛(wèi)星推進劑貯箱各增長200mm，增大了推進劑裝載量。IGSO、MEO衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定加偏航控制方案，使太陽翼對日定向，增加電功率；并具有磁力距控制姿態(tài)能力，可減少噴氣次數(shù)，降低軌道干擾。三類衛(wèi)星均采用了USB測控和擴頻測控體制。設(shè)置了一臺USB應(yīng)答機和二臺擴頻應(yīng)答機，并增設(shè)了衛(wèi)星背地面（-Z向）的測控天線，增加了系統(tǒng)冗余和可靠性。測控原理框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPGEO衛(wèi)星推進劑貯箱各增長200mm，增大了推進劑裝載量。測IGSO、MEO衛(wèi)星增設(shè)了數(shù)管分系統(tǒng)，通過1553B總線對星上數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，并對電源、熱控實行星上自主管理。數(shù)管原理框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星

31、技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPIGSO、MEO衛(wèi)星增設(shè)了數(shù)管分系統(tǒng)，通過1553B總線對星GEO衛(wèi)星采用了砷化鎵和硅太陽電池聯(lián)合供電方式，增大了供電功率，并首次采用了60AH的氫鎳（NiH2）蓄電池。IGSO，MEO衛(wèi)星采用40AH氫鎳蓄電池。三類衛(wèi)星均采用RNSS體制，接收上行注入信號，經(jīng)放大、解擴、解調(diào)，進行精密測距，完成注入信息處理，生成下行導航信息，并調(diào)制在B1、B2、B3頻段上下發(fā)給地面，共有6個導航信號。RNSS導航原理框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPGEO衛(wèi)星采用了砷化鎵和硅太陽電池聯(lián)合供電方式，增大了供電功GEO衛(wèi)星除具有RNSS定位功能外，還

32、保留了試驗衛(wèi)星RDSS的功能，使導航系統(tǒng)能連續(xù)平穩(wěn)過渡。在三類衛(wèi)星上首次使用了我國自主研制的高精度銣鐘，滿足頻率精度要求，實現(xiàn)了高穩(wěn)定的控溫技術(shù)，保證了銣鐘穩(wěn)定的工作環(huán)境。IGSO、MEO衛(wèi)星增設(shè)了空間探測與激光測量分系統(tǒng)。具有空間環(huán)境實時監(jiān)測，進行精密定軌和星地時間比對功能 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerPGEO衛(wèi)星除具有RNSS定位功能外，還保留了試驗衛(wèi)星RDSS五、我國全球?qū)Ш叫l(wèi)星設(shè)想全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)是一個面向全世界開放的衛(wèi)星導航定位服務(wù)系統(tǒng)，在全球范圍內(nèi)提供基本的導航、定位和授時服務(wù)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)在區(qū)域?qū)Ш交A(chǔ)上，增加MEO衛(wèi)星，由24 MEO+3GEO+3

33、IGSO混合星座組成。24顆MEO衛(wèi)星為Walker 24/3/1星座，三個軌道面，各8顆衛(wèi)星均勻分布。全球?qū)Ш叫l(wèi)星星座示意圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP五、我國全球?qū)Ш叫l(wèi)星設(shè)想全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)是一個面向全世界開放1、定位精度： 重點地區(qū) 水平2.5m，高程4m 全球 水平10m，高程15m（與其他系統(tǒng)兼容使用：水平2.5m，高程4m）2、測速精度：重點地區(qū) 0.1m/s，全球 0.2 m/s3、授時精度：重點地區(qū) 10ns，全球 20ns4、導航信號： a.與GPS L1C/Galileo E1頻譜實現(xiàn)兼容互操作，增加B1C信號。 調(diào)制方式為MBOC（6，1，1/

34、11），碼速率1.023Mcps b.與GPS L5/Galileo E5頻譜實現(xiàn)兼容互操作，增加B2b信號。 調(diào)制方式為Alt BOC（15，10），碼速率10.23Mcps5、自主運行：60天，定位精度50m6、星間鏈路：UHF或Ka，測距精度0.3m7、系統(tǒng)完好性要求：滿足民用航空一類精密進近要求（完好性風險110-7/h）8、GEO/IGSO具備報文通信功能，單次通信不少于120個漢字，容量增加至500萬次/小時9、MEO衛(wèi)星增加搜索救援功能10、衛(wèi)星壽命：GEO/IGSO衛(wèi)星12年，MEO衛(wèi)星10年全球?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)性能范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP1、定

35、位精度：全球?qū)Ш叫l(wèi)星主要技術(shù)性能范本堯院士-導航衛(wèi)星技1、MEO衛(wèi)星可以采用自身變軌和直接入軌兩種方案。2、自身變軌衛(wèi)星在繼承區(qū)域?qū)Ш組EO衛(wèi)星技術(shù)基礎(chǔ)上，改進提高，采用一箭雙星發(fā)射，衛(wèi)星重量小于2200Kg，功率3000W。自身變軌MEO衛(wèi)星示意圖（收攏狀態(tài)）全球?qū)Ш叫l(wèi)星方案設(shè)想MEO衛(wèi)星自身變軌MEO衛(wèi)星示意圖（展開狀態(tài)）范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP1、MEO衛(wèi)星可以采用自身變軌和直接入軌兩種方案。自身變軌M3、直接入軌衛(wèi)星需要研制MEO專用衛(wèi)星平臺，采用桁架+壁板式結(jié)構(gòu)，可采用一箭雙星或一箭4星發(fā)射，衛(wèi)星重量小于1000Kg，功率3000W。4、MEO衛(wèi)星平臺

36、由結(jié)構(gòu)、供配電、綜合電子、測控、控制、推進、熱控、自主運行8個分系統(tǒng)組成，有效載荷由RNSS導航、天線、搜索救援3個分系統(tǒng)組成，衛(wèi)星共有11個分系統(tǒng)。直接入軌MEO衛(wèi)星示意圖（收攏狀態(tài)）直接入軌MEO衛(wèi)星示意圖（展開狀態(tài)）范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP3、直接入軌衛(wèi)星需要研制MEO專用衛(wèi)星平臺，采用桁架+壁板式5、為提高衛(wèi)星自主管理能力，設(shè)立綜合電子分系統(tǒng)，完成整星信息綜合和功能綜合，實現(xiàn)信息共享和資源共享。具有控制計算和邏輯處理，電源、熱控的自主管理，遙測遙控和故障診斷與隔離等多項功能。綜合電子分系統(tǒng)功能框圖范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP5

37、、為提高衛(wèi)星自主管理能力，設(shè)立綜合電子分系統(tǒng)，完成整星信息6、為提高供電效率，供配電采用S3R體制的42V全調(diào)節(jié)母線方案。采用三結(jié)砷化鎵太陽能電池和鋰離子蓄電池，提高衛(wèi)星電源功率。一次電源原理框圖 范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP6、為提高供電效率，供配電采用S3R體制的42V全調(diào)節(jié)母線方7、自身變軌MEO衛(wèi)星推進分系統(tǒng)繼承區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星推進分系統(tǒng)方案；直接入軌衛(wèi)星改用常規(guī)單組元肼推進方案，系統(tǒng)更簡化、安全。8、自主運行分系統(tǒng)是新增分系統(tǒng)，完成星間測距、數(shù)據(jù)傳輸、全球測控、自主導航和故障診斷，由星間鏈路天線、測距和數(shù)據(jù)收、發(fā)設(shè)備、自主導航算法軟件等組成，星間鏈路可以考慮UHF或Ka兩種方案。9、高穩(wěn)定時頻設(shè)備：采用高精度銣原子鐘和高穩(wěn)定度銫原子鐘或氫鐘。穩(wěn)定度：310-12/s、510-14/d，漂移率：110-14/d。10、控制、推進、測控、熱控等分系統(tǒng)以及有效載荷方案與區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星基本相同。范本堯院士-導航衛(wèi)星技術(shù)及其發(fā)展趨勢ppt-PowerP7、自身變軌ME