叶轮加工北斗三号在远洋船舶上的导航服务性能仿真与分析 作者：***
来源：《中国水运》2022年第02期
摘 要：為分析北斗三号在远洋船舶上的导航服务性能，基于STK仿真平台建立了北斗三号系统的星座模型，并在全球海域选取了7个典型观测站点，仿真分析了各观测点的可见卫星数及GDOP值。结果表明中国沿海及印度洋平均可见星数最多达13～15颗，GDOP值较小;而大西洋平均可见星数最少仅8颗左右，GDOP值较大。但在全球海域GDOP值维持在“优”的等级，完全满足远洋船舶对导航定位精度的要求。 关键词：北斗三号;STK;可见星;GDOP;船舶
中图分类号：U644 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2022）02-0070-03
1引言www.123ctCT>e型钢
北斗卫星导航系统是完全由我国自主建设运行的全球卫星导航系统，先后经历了北斗
一号，北斗二号，于2020年7月已全面建成北斗三号系统，向全球提供服务。2014年11月23日，IMO（国际海事组织）海上安全委员会审议通过了对北斗导航系统认可的航行安全通函，标志着北斗导航系统已获得IMO的认可，从此正式成为全球无线电导航系统的重要组成部分[1]。因此，全面了解建成后的北斗三号系统在全球海域的导航服务性能，显得非常及时和必要。
STK（Satellite Tool Kit）是一款广泛应用于卫星导航系统的仿真分析软件[2-3]，本文基于该平台，建立了北斗三号星座仿真模型，并在全球海域选取了7个典型观测站点，最后对各观测点的卫星可见性和GDOP（几何精度因子）值进行了仿真分析，从而探讨北斗三号在远洋船舶上的导航服务性能。
www.99ctct 2北斗三号系统星座仿真叉车轮辋
北斗三号系统空间段共由30颗卫星组成，其中3颗地球静止轨道卫星（GEO），3颗倾斜同步轨道卫星（IGSO）和24颗中轨道（MEO）卫星。根据北斗官方发布的ICD文件[4]对轨道参数的描述如下： 电火花打点计时器 （1）3颗GEO卫星轨道高度35786km，分别定点于80°E、110.5°E和140°E。
（2）3颗IGSO卫星轨道高度35786km，分布在三个轨道面，轨道倾角55°，轨道面间相距120°，卫星星下点轨迹呈8字形，中心位置为118°E。
（3）24颗MEO卫星轨道高度21528km，分布在三个轨道面，每个轨道面8颗，轨道倾角55°，轨道面间相距120°。
基于以上信息，本文利用STK软件，建立了北斗三号星座，仿真结果如图1和图2所示：
3典型观测站点选取
为研究北斗三号在远洋船舶上的导航服务性能，在全球船舶航行的不同海域选取了7个典型观测站点，分别是：东海（123°E，31°N），北太平洋（167°W，42°N），南太平洋（161°W，18°S），北印度洋（83°E，2°N），南印度洋（73°E，33°S），北大西洋（38°W，40°N），南大西洋（16°W，26°S）。将这些典型观测站点插入仿真场景，如图3所示：
4北斗三号在全球海域卫星可见性分析
由卫星定位原理可知，用户进行三维定位时，至少需要观测到四颗卫星，只有当卫星出现在测者地平线以上时，接收机天线才能收到卫星信号[5]。此外，当卫星仰角过低时，卫星信号在传播过程中，会引起较大的电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差，降低定位精度。因此，选星定位时，通常选取仰角大于等于5°的卫星来保障定位精度[6]。
在仿真场景中设置7个观测站点卫星截止高度角为5°，仿真时间设置为2021年3月2日04：00至3月3日04：00。在STK中利用Coverage（覆盖性分析）工具，对每个观测点进行卫星可见性分析。仿真结果如图4～6所示：
从图4和图5可以看出，24小时内最大可见星数出现在东海和北印度洋为16颗，尤其北印度洋靠近赤道的观测站点，可见星数稳定在14～16颗之间;最小可见星数出现在北大西洋和南大西洋为6颗。由卫星定位原理可知，船舶用户进行二维定位时，至少需要3颗卫星，因此，从仿真结果来看，船舶在全球海域范围内均可利用北斗三号系统进行定位。但可见星数越多，定位精度越高[7]。
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