BDS衛星可用性評估

趙立都,胡川,馮曉

(重慶交通大學 土木工程學院,重慶 400074)

BDS衛星可用性評估

趙立都,胡川,馮曉

(重慶交通大學 土木工程學院,重慶 400074)

為評估BDS衛星可用性,基于可靠性原理,分析BDS星座MEO空間備份策略的影響因素,進一步根據BDS衛星發生故障的實際情況,分析了BDS衛星故障對單星可用性的影響。結果表明:在BDS的MEO備份衛星的軌道設計過程中,備份衛星軌道高差約束必須綜合考慮軌道傾角容許漂移量和衛星平均中斷時間間隔兩方面因素;軌道機動對單星可用性的影響程度比單粒子翻轉(恢復時間12 h、24 h)影響程度小,而且三種故障的綜合影響比單方面因素的故障影響大。

BDS;可用性;空間備份;軌道設計

0 引 言

我國的北斗衛星導航系統(BDS)采用的是混合異構星座,包括地球靜止軌道(GEO)、傾斜地球同步軌道(IGSO)和中圓軌道(MEO)。截止2016年5月底,BDS星座由14顆衛星組成,包括4顆MEO衛星、5 顆IGSO衛星和5顆GEO衛星組成。中國正在建設兼容多GNSS系統的國際GNSS監測評估系統(Igmas)[1]。

衛星導航系統的可用性是指在系統服務區域內為用戶提供可以滿足使用要求的服務能力標識。可用性既與空間環境的物理特性和導航發射機技術設備能力有關,也與導航系統星座空間備份策略、軌道保持、地面控制以及衛星發射替換方案等密切相關。在航空等涉及生命安全的特殊領域,可用性是決定GNSS能否作為主用導航的關鍵性指標[2]。

賈小林等人采用嚴密的數學公式推導了導航系統的四類可用性,在顧及衛星損耗維修狀態概率下,計算了GPS衛星在我國地區可用時間概率[3]。……