第33卷第2期
2011年2月
现代雷达
ModamRadar
V o1.33No.2
Feb.201l
仿真技术?中图分类号:TN82文献标志码:A文章编号:1004—7859[2011)02—0073—05
导航卫星跟踪体制及精度分析
姜安.，赵航
(1.南京电子技术研究所，南京210039;2.国家授时中心，西安710600)
摘要：采用卫星仿真工具包对全球卫星导航系统包括GPS,Galileo,Compass等导航卫星星座的地面站天线方位，俯仰跟踪 特性进行了仿真分析，以大口径地面接收天线为例讨论了可行的地面站天线座架形式和跟踪体制，并综合常规卫星通信
抛物面天线精度分析方法和测控雷达天线的精度分析方法对跟踪精度进行了系统的分析，分析结果可作为今后类似系统
的设计参考.
关键词：导航卫星；天线座架；跟踪精度TrackingModeandTackingPrecisionAnalysisofNavigationSatellite湖南电力客户服务中心
JIANGAn',ZHAOHang
(1.NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China)
(2.NationalTimeServiceCenter,AcademyofSciences,Xian710600,China) Abstract:Theazimuth—elevationtrackingperformanceofthegroundstationantennaintheglobalnavigationsatellite
systeminclu?
dingseveralsatelliteconstellationssuchasGPS,Galileo,CompasssystemandSOonhasbeen simulatedandanalyzedbyusingsat-
ellitetoolskit.Then,asanexample,antennapedestalmodeandtrackingmodefeasiblyforthel arge—diameterantennainthe
groundreceivesystemarediscussed,andanalysisofthesystematicallytrackingprecisionhas beengivenbyadoptingananalysis methodwhichsynthesizestheprecisionanalysismethodsofthesatellitecommunicationpara bolicantennaandthemeasurementra—
darantenna.Theresultisaimedtobebeneficialreferencefordesignsofthesimilarsystem. Keywords:navigationsatellite;antennapedestal;trackingprecision
0引言
卫星导航定位系统在军事上和国民经济中发挥的
作用越来越重要，我国也正在积极推进全球导航定位
系统的研究.通过对全球导航定位系统(GlobalPosi-
tionSystem,GPS)，伽利略定位系统(Galileo)等系统的
研究可以进一步指导我国卫星导航定位系统的建设.
本文立足于卫星导航定位系统中监测站的建设需求,
通过分析卫星运动特性，到符合卫星监测站跟踪系
统设计要求的最佳解决方案.
为了提高分析的准确性，在论文中首次将常规的
卫星通信天线的精度分析方法与测控雷达系统中所采
用的精度分析方法进行了有效的融合，根据卫星目标
特性的具体情况建立误差模型，进行误差分类，并给出
分析计算结果.
1地面站跟踪特性仿真计算
我们以全球卫星导航系统(GlobalNavigationSat-
通信作者：姜安Email:*******************
收稿日期:2010.10-28修订日期:2010.12.28
elliteSystem,GNSS)中GPS,Galileo及Compass导航系统的卫星作为跟踪目标，以某一地面监测点来分析地面系统天线的运动特性.卫星星座构成见表1.
表1GNSS系统卫星星座表
1.1GPS卫星跟踪仿真
从NORAD下载GPS双行星历，利用卫星仿真工
具(SatelliteToolsKit,STK)导人星历，设地面站在(109.22.E,34.37.N)坐标，建立星座仿真,GPS卫星
的回归周期为1d，通过计算2d的地面站跟踪GPS卫星的角度变化情况得到地面站天线对GPS卫星的跟踪特性.
图1为对GPS现有32颗卫星天线方位角度2d的
变化情况：大部分GPS卫星方位速度最大0.05./S.编一
73—
现代雷达
号为TLE-28129的卫星方位速度最大接近0.2./s.
时间/h
图1观测GPS卫星方位速度变化图托勒密
图2为对GPS现有32颗卫星天线俯仰角度2d
的变化情况:
0I2243648
时间/h
图2观测GPS卫星俯仰速度变化图
所以，观测GPS现有卫星时天线无过顶现象，天
线方位速度最大为0.0/s，俯仰速度最大为0.01./s,
而加速度可以忽略不计.
1.2Galileo卫星跟踪仿真
Galileo卫星只发射了2颗卫星GIOVE.A和GIO.
VE.B，从NORAD下载Galileo双行星历，利用STK建
立星座仿真,Galileo卫星的回归周期为3d，通过计算
4d的地面站跟踪Galileo卫星的角度变化情况得到地
面站天线对Galileo卫星的跟踪特性.
图3为对GIOVE—A天线角度4d的变化情况:
方位速度最大0.05./s.
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耄.:.二:
-
0.02
0i234
图3观测GIOVE.A卫星速度变化图
图4为对GIOVE.B天线角度4d的变化情况：方
位速度最大0.024./s.
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图4观测GIOVE—B卫星速度变化图
所以，观测Galileo现有卫星时天线无过顶现象，对GLOVE—A和GIOVE—B时天线方位速度最大为0.05~/s, 俯仰速度最大为0.01~/s，加速度可以忽略不计.
1.3Compass卫星跟踪仿真
建立如下卫星星座:1颗IGSO卫星，轨道高度
36000km，升交点经度118.，轨道倾角55.,1颗MEO
软件项目管理论文卫星，轨道高度22000km，升交点经度118.，卫星轨
道倾角55..通过计算地面站跟踪IGSO1d和跟踪MEO7d的角度变化情况得到地面站天线对Compass 卫星的跟踪特性.
图5为对IGSO卫星时，天线角度1d的变化情
况：方位速度最大0.049/s.
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图5观测IGSO卫星速度变化图
图6为对MEO卫星时，天线角度7d的变化情
况：方位速度最大0.08./s.
建设项目环境保护管理条例
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图6观测MEO卫星速度变化图十七大报告
所以，观测Compass卫星时天线无过顶现象，天线
方位速度最大为0.08./s，俯仰速度最大为0.01./s,
加速度可以忽略不计.
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