【摘 要】
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过去的三十多年间,随着全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的空间星座日益完善,GNSS提供的基础服务也在不同领域得到广泛发展。但是由于GNSS存在固有的易受干扰和欺骗的脆弱性、差错存在的普遍性、不确定性及信号易受遮蔽性等不足,加上传统导航增强体制存在全球布站受限等问题,GNSS的导航性能难以进一步突破。新兴的低轨卫星导航增强技术为突破导
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过去的三十多年间,随着全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的空间星座日益完善,GNSS提供的基础服务也在不同领域得到广泛发展。但是由于GNSS存在固有的易受干扰和欺骗的脆弱性、差错存在的普遍性、不确定性及信号易受遮蔽性等不足,加上传统导航增强体制存在全球布站受限等问题,GNSS的导航性能难以进一步突破。新兴的低轨卫星导航增强技术为突破导航性能瓶颈带来希望,全球可见卫星数量（Number of Visible Satellites,NVS）和几何精度因子（Geometric Dilution Precision,GDOP）等导航性能参数与低轨卫星星座设计构型紧密相关。由此,本文围绕低轨星座设计,从“全球导航增强”、“区域导航增强”和“完好性监测”三方面展开研究。论文主要工作如下:（1）面向全球导航增强的目标,详细探讨了低轨星座设计的关键要素,分析了轨道高度、倾角和构型对星座基本覆盖效能的影响,为星座构建提供参考。基于圆轨道Walker构型,构建了满足全球覆盖的单一倾角星座和组合倾角星座,前者保证极点拥有良好的观测性能,后者满足地心最小GDOP构型的条件。并从NVS、GDOP等方面,评估低轨星座对北斗三号系统（Bei Dou-3 Navigation Satellite System,BDS-3）的导航增强效能,结果验证本文组合构型星座在中低纬度区域的覆盖优势。（2）面向区域导航增强的目标,提出基于椭圆轨道的星座设计优化方案,利用卫星在远地点处覆盖区域大、过顶时间长等特点,提升星座的局部区域覆盖性能。此外,在Flower星座框架下优化卫星参数,确保其星下点轨迹重复经过目标区域的中心。面向我国西南地区,构建区域增强星座实例,通过和不同的星座的区域增强效能对比,验证了本文的设计方法对于目标区域有更好的导航增强效能。（3）针对完好性监测的需求,分析了低轨星座作为“导航信息源”或“星基监测站”时对接收机自主性完好性监测（Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM）性能的影响,基于BDS-3星座进行RAIM故障识别率实验,验证了低轨卫星增强RAIM的可行性,并基于几何模型分析了星基测站对BDS-3星座的观测效果,结果可为完好性监测情形下的星座优化提供参考。（4）基于B/S架构实现了卫星星座设计可视化平台,实验表明该平台能够实现星座参数设定,轨迹显示和基本导航增强性能计算等功能,拥有优良的用户交互性、直观的卫星可视化轨迹和性能仿真图表。
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