利用兩顆退役同步軌道衛(wèi)星優(yōu)化中國(guó)區(qū)域定位系統(tǒng)導(dǎo)航性能的分析

馬利華,張麗榮,韓延本,喬琪源

(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái),北京100012)

0 引言

2002年11月,中國(guó)科學(xué)院的科研人員開始研發(fā)有別于GPS的“基于同步通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)”,這類導(dǎo)航系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是:利用同步通信衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)地面導(dǎo)航主站生成的原子鐘信號(hào)、測(cè)距碼和導(dǎo)航電文,并結(jié)合氣壓測(cè)高技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維定位。減少了發(fā)射專用導(dǎo)航衛(wèi)星的費(fèi)用,縮短了組建導(dǎo)航系統(tǒng)的周期,又避開了制造難度大、費(fèi)用昂貴的星載原子鐘。在這個(gè)創(chuàng)新思路下,中科院組織專家開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),并研制成功了中國(guó)區(qū)域定位系統(tǒng)CAPS(Chinese Area Positioning System)[1-2]。在地球赤道上空的同步軌道(GEO)上有很多通信衛(wèi)星,當(dāng)這些GEO通信衛(wèi)星上所攜帶的大部分燃料被消耗掉后,衛(wèi)星進(jìn)入壽命末期。為了保障用戶業(yè)務(wù)的連續(xù),會(huì)在衛(wèi)星壽命結(jié)束前的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)射新的替代衛(wèi)星到指定軌位上,完成新老衛(wèi)星的更替。原衛(wèi)星被換下來(lái),成為退役衛(wèi)星,其上的太陽(yáng)能電池和電子設(shè)備基本完好,大部分轉(zhuǎn)發(fā)器都還能正常工作。但按照國(guó)際慣例,必須關(guān)閉衛(wèi)星上的電源并將其推離同步軌道,使其漂移成為空間垃圾。CAPS采用了新的模式調(diào)控退役的GEO通信衛(wèi)星,對(duì)它們僅實(shí)施東西方向的位置保持與調(diào)控,在日月引力的作用下,GEO衛(wèi)星在南北方向每年漂移約0.75°～0.95°。隨著時(shí)間的推移,衛(wèi)星的軌道傾角越來(lái)越大,逐漸漂移成為小傾角的傾斜同步軌道(SIGSO)衛(wèi)星。對(duì)GEO衛(wèi)星做南北調(diào)控消耗的燃料是做東西調(diào)控消耗燃料的10倍左右,因此,只做東西調(diào)控可以節(jié)省GEO衛(wèi)星的燃料,從而大幅度延長(zhǎng)GEO衛(wèi)星的工作壽命。……