导航卫星技术及其发展趋势课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),导航卫星技术及其发展趋势,中国空间技术研究院,二一年五月,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),导航卫星技术及其发展趋势,一、前言,二、美国,GPS,导航卫星,三、我国导航试验卫星,四、我国区域导航卫星,五、我国未来全球导航卫星设想,六、结束语,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),卫星导航系统是一种天基无线电导航定位和时间传递系统，能提供高精度、,全天时、全天候的位置、速度和时间信息。,十多年来，已广泛应用于全球的各个行业，已成为一个重要的空间基础设,施，是衡量一个国家综合国力的主要标志，以及国防安全的重要支撑。,一、前言,当前世界上已成功建成了三个卫星导航系统,?,美国,GPS,全球定位系统,?,俄罗斯,GLONASS,导航系统,?,中国卫星导航试验系统,正在建设的有二个卫星导航系统,?,中国全球卫星导航系统,?,欧洲,GALILEO,卫星导航系统,计划发展的有两个卫星导航系统,?,日本,QZSS,准天顶增强系统,?,印度,IRNSS,卫星区域导航系统,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),卫星导航系统由空间段，地面控制段和用户段三大部分组成。,由导航卫星组成的星座构成了卫星导航系统的空间段。,导航卫星配合地面控制段完成测距定轨，接收上行导航数据，,向用户发送测距信号和导航电文。,导航卫星由卫星平台和导航有效载荷两部分组成。,本文着重介绍国外导航卫星和我国导航卫星技术发展状况。,由于篇幅和时间关系，本文对国外导航卫星仅介绍当前广泛应,用、技术较先进的,GPS,卫星。,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),GPS,星座为,Walker 24/6/1,构型，由,24,颗卫,星组成，分布在,6,个轨道面上。每个轨道,4,颗卫,星，呈非均匀分布，轨道面沿赤道以,60,间隔,分布，倾角,55,，半长轴为,26560,公里的圆形轨,道。,1978,年发射首颗,GPS,卫星，,1993,年组网运,行，至今已研制了两代共六种型号卫星：,GPS,、,GPS,、,GPS,A,、,GPS,R,、,GPS,RM,、,GPS,F,。,目前正在研发第三代,GPS III,导航系统，其,卫星技术在不断改进提高。,二、美国,GPS,导航卫星,GPS,导航卫星星座,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),?,卫星为八面体长箱体构型（见图），设计寿命,5,年。,?,两太阳翼各由二块弧形板并联而成。,?,共有三个导航信号,L1(1575.42MHz),：,C/A,、,P(Y),两个信号,?,L2(1227.60MHz),：,P(Y),?,采用两台铯原子钟和两台铷原子钟。,?,导航电文存储容量,3.5,天。,?,共生产了,11,颗卫星。,GPS,试验验证卫星,GPS I,卫星,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),GPS,第二代卫星,?,卫星结构构型和GPS相同。,?,在GPS基础上改进：,设计寿命增加至,7.5,年,每个太阳翼各由,4,块平板并联构成（见图）,导航电文存储容量增至,14,天,在,L1,民用频率上采用了选择可用性（,SA,）措,施和,L2,上反电子欺骗（,AS,）措施,?,共生产了,9,颗卫星。,GPS,A,卫星,?,卫星结构构型和太阳翼均与GPS相同,?,导航电文存储容量扩展至,180,天,?,星上电子设备采取防辐射加固措施,?,增设激光反射器，用于星地测距，提高精度,?,共生产了,19,颗卫星。,GPS II,卫星,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),GPS IIR,卫星,?,卫星有较大改进：,卫星采用,4,边形箱体构型（见图）,每个太阳翼由两块板串联展开组成，可一次展开，,提高了可靠性,采用镍氢,NiH,2,蓄电池，提高了容量,具有,UHF,频段星间链路，,180,天自主导航功能，,URE 7m,（,1,）,采用新型高精度铷原子频标（,3,个）,：,6,10,-4,/,天,装有展开式核爆探监测天线,?,共生产了,12,颗卫星。,?,卫星结构构型和太阳翼和GPSR相同,?,在,GPSR基础上改进：,L1,、,L2,频段上增加新的军用,M,码信号，提高安全,性和保密性,增加新的,L2C,民用码，使民用接收机可进行电离,层误差修正，提高定位精度,具有功率增加,7dB,功能,设计寿命,10,年,?,共生产,8,颗卫星。,GPS IIRM,卫星,GPS IIR,卫星,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),?,卫星结构为八面体长箱体构型（见图）,减少结构板数量，增大天线安装面积,布局优化，卫星背地板外单独建立,4,个蓄电池小舱,每翼由三块板组成，采用三结砷化镓太阳能电池，,提高了功率,增加新的民用频率,L5,（,1176.45MHz,）,改进型天线，以宽带专用单元取代,L,波段阵元,设计寿命,12,年,?,已生产了,16,颗卫星,GPS IIRF,卫星,P(Y),C/,A,M,odernized S,ignal Evolution,C/,P(Y),A,P(Y),P(Y),M,C/,A,M,Present S,ignal,(Block II/,IIA/,IIR),2,2,nd,Civil;M,-,Code,Block IIR,-,M,(IOC:2008;FOC:2010),3,rd,Civil,Block IIF,(IOC:2012;FOC 2014),C/,P(Y),M,A,P(Y),C/,M,A,1176 M,Hz,(L5),1227 M,Hz,(L2),1575 M,Hz,(L1),GPS II,系列卫星频码图,GPS IIRF,卫星,结构图,GPS IIRF,卫星,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),美国正在研制第三代导航卫星,GPS III,，,预期将有多项改进和提高。,1,、卫星设计寿命,15,年；,2,、仍采用自身变轨方案，采用一箭双,星发射；,3,、定位精度：水平,0.5m,，高程,1m,；,4,、授时精度：,2ns;,5,、增加,L1C,导航信号，,MBOC,（,6,，,1,，,1/11,）调制；,6,、为与,Galileo,兼容互操作,L5,调制方式,改为,A1tBOC(15,10);,7,、星间链路采用,Ka,频段；,8,、点波束天线功率增强,20dB;,9,、采用锂离子电池，提高卫星功率；,10,、自主导航,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。,GPS III,卫星,GPS,卫星总装生产线,GPS III,卫星,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),GPS,卫星发展历程,(1),卫星,GPS I,GPS II,GPS IIA,GPS IIR,GPS IIRM,GPS IIF,GPS III,卫星构型,（长宽,高）,八面体箱型结构,同左,同左,四面体箱型结构,1.93,1.52,1.91,四面体箱型结构,1.93,1.52,1.91,八面体箱型结构,2.44,1.97,1.97,卫星重量,（,kg,）,1665,1816,2032,2065,2170,太阳翼,共,2,翼,每翼由,2,块弧形板,并联构成,共,2,翼,每翼由,2,块平,板并联构成,共,2,翼,每翼由,4,块,平板并联构,成,共,2,翼,每翼由,2,块平板串,联构成,同左,共,2,翼，每翼由,3,块,平板串联构成,功率（,W,）,1100W,硅太阳电池,同左,1959W,硅太阳电池,同左,2610W,砷化镓太阳电池,蓄电池,NiCd,镉镍电池,同左,同左,NiH,2,氢镍电池,同左,同左,锂离子电池,射频功率,EIRP,L1,：,27dBW,L2,：,20dBW,同左,同左,同左,L1,：,28dBW,L2:22dBW,L1:28dBW,L2:22dBW,L5:32dBW,定位精度,C/A:100m,50cm/s,385ns,P(Y):10m,20cm/s,100ns,同左,同左,C/A,（无,SA,）,:,50m,100ns,P(Y),：同左,C/A(,无,SA):,20m 50ns,P(Y):,10m 20ns,M:,6m 10ns,同左,0.5-1.0m,2ns,设计寿命,5,年,7.5,年,同左,同左,10,年,12,年,15,年,中国空间技术研究院China Academy of Spac,中国空间技术研究院,China Academy of Space Technology(CAST),卫星,GPS I,GPS II,GPS IIA,GPS IIR,GPS IIRM,GPS IIF,GPS III,导航信号,L,1,：,1575.42MHz,C/A P(Y),L,2,:1227.60MHz,P(Y),共,3,个,同左,同左,同左,L,1,:1575.42MHz,C/A P(Y)M,L,2,:1227.60MHz,P(Y)M L,2,C,共,6,个,L,1,:1575.42MHz,C/A P(Y)M,L,2,:1227.60MHz,P(Y)M L2C,L,5,C:1176.45MHz,P(Y),共,7,个,同左，,增加,L,6,共,8,个,信号增强,无,无,无,无,7dB,7dB,20dB,信号调制,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,L,5,C,：,BPSK-R(10),同左,L1C,：,MBOC(6,1,，,1/11),L5C,：,A1tBOC(15,，,10),扩频码位长,C/A,：,1023,P:6187.104,10,9,Y:,加密产生,同左,同左,同左,同左,M:,加密产生,L,2,C:CM 10230,CL 767250,同左,L,5,C:I 10230,Q 10230,同左,L,1,C:10230,星钟,2,台铷钟,1,10,-12,/,天,2,台铯钟,1.5,10,-13,/,天,2,台铷钟,1,10,-13,/,天,2,台铯钟,1,10,-13,/,天,同左,3,台铷钟,6,10,-14,/,天,同左,2,台铷钟,5,10,-14,/,天,2,台铯钟,1,10,-