2024年9月17日发(作者：翟清心)
Science&TechnologyVision
科技视界
基于STK的北斗二代星座仿真及GDOP值分析
曹翔
渊
上海海事大学商船学院
袁
中国上海
201306冤
揖
摘要
铱
本文通过使用
STK
软件对北斗二代卫星星座进行了仿真
袁
进而对其覆盖性与可见性以及定位精度进行了仿真和分析
袁
最后以北
京地面站为参考点
袁
仿真分析了北斗二代的
GDOP
值
遥
最后得出了北斗二代在亚太地区可以观测到的卫星数量相对较多
袁
定位精度较好
袁
也证
明了北斗是一个区域增强系统
曰
北京地面站的
GDOP
平均值为
2.7
左右
袁GDOP
值较优
遥
揖
关键词
铱STK曰
北斗二代
曰
仿真
曰GDOP
SimulationandGDOPAnalysisoftheBDSbasedonSTK
CAOXiang
and
揖Abstract铱Inthispaper,
渊Shanghai
theconstellation
Maritime
ofBD-2
University
issimulated
Merchant
by
conclusion
positioning
thatBD-2
thatin
accuracy
Asiaand
is
Pacific
carried
area,
the
last,theGDOPvalueof
揖Key
is
words
aregion
铱STK;
enhancing
BD-2;Simulation;
system;the
GDOP
average
number
GDOP
ofobserved
ofthe
satellites
ground
0
引言
我国的北斗卫星导航系统的建设是一个由区域到全球
袁
分阶段发
展的过程
遥2012
年
12
月
27
日
袁
随着北斗卫星导航系统空间信号接口
控制文件
(
又称
ICD
文件
)要要要
公开服务信号
B1(1.0
版
)
的发布
袁
标志
着北斗区域系统正式建成
袁
北斗卫星导航系统的三步走发展战略完成
了第二步
遥
相对于
GPS
等全球卫星导航系统
袁
现阶段的北斗卫星导航
系统是区域系统
袁
覆盖范围相对有限
遥
因此
袁
研究
BDS
区域星座对中
国主要地区的覆盖情况很有必要
遥
1STK
简介
应用于航天领域的卫星系统分析软件
STK(SatelliteToolKit,
卫星仿真工具包
遥STK
作为一种通用的卫星设计
)
是由美国
AGI
公司推出
工具包
袁
具有非常强大的验证及演示功能
遥
为了实现卫星系统设计的
快速化和数字化
袁
同时也为了保证总体设计方案的可靠性
袁
设计人员
大多先在
STK
仿真的基础上
袁
进行卫星系统数字化设计软件开发
曰
而利用
STK
软件强大的数据分析和报告功能
袁
进行相关的试验及仿
真
遥STK
可以快速方便地分析复杂的陆
尧
海
尧
空
尧
天任务
袁
获得丰富的报
告和图表形式的分析结果
遥STKPro
版可以生成位置和姿态数据
尧
见性及覆盖分析
尧
通信链路分析
尧
雷达分析
尧
轨道机动等
遥STK
是进行
的全球定位系统仿真的强大工具
[1-3]
真及分析
遥
遥
本文采用
STK
进行卫星星座仿
2
北斗二代星座仿真
(GEO)尧
与其他卫星导航系统不同
成
袁
轨道高度和轨道平面位置不尽相同
倾斜同步轨道
(IGSO)
和中高轨
袁BDS
(MEO)
的卫星星座由地球同步轨道
遥
根据北斗
三种轨道类型的卫星构
ICD
文件对轨道的
描述
[4]
80毅尧110.5
渊1冤GEO
院
卫星的轨道高度为
35786km袁
分别定点于东经
58.75
三个轨道面内
渊2冤IGSO
毅尧140
卫星的轨道高度为
毅
和
160毅遥
袁
升交点赤经分别相差
35786km袁
120毅袁
其中三颗卫星的星下点轨
轨道倾角为
55毅袁
分布在
迹重合
袁
交叉点经度为东经
118毅袁
其余两颗卫星星下点轨迹重合
袁
叉点经度为东经
为
7
渊3冤MEO
95毅遥
天
13
圈
卫星轨道高度为
袁
相位从
Walker27/3/1
21528km袁
星座中选择
轨道倾角为
袁
第一轨道面升交点
55毅袁
回归周期
赤经为
4
相位
0毅遥
四颗
MEO
卫星位于第一轨道面
7尧8
相位
尧
第二轨道面
将这些数据在
遥
STK
软件上一一设置
袁
设置完成后
袁
可以显示三维
图形和二维图形
遥
从图
1
中可以很直观地看到北斗二代的
14
颗卫星在空间的分
布
遥
而图
2
显示了卫星的星下轨迹图
袁
图中
5
颗
GEO
卫星的星下点保
作者简介
院
曹翔
渊1991.3.12要冤袁
男
袁
汉族
袁
山西运城人
袁
上海海事大学硕士研究生
Marine
BD-2
STK,
College,
andthen,
Shanghai
thesimulation
201306,
and
China
analysis
冤
ofitscoverageand
isrelatively
issimulated
inBeijing
large
visibility
all,itis
is
and
about
the
2.7,
positioning
andtheGDOP
accuracy
value
is
is
better.
preferred.
Itisalsoproved
持不变
IGSO3
星下点轨迹重合
星下点轨迹重合
袁5
颗
IGSO
卫星的星下点轨迹呈
袁
且交叉点经度为
袁
且交叉点经度为东经
野8冶
字形
袁
其中
IGSO1尧IGSO2尧
95毅遥
118毅遥IGSO4
和
IGSO5
图
1
北斗二代三维空间星座显示
图
2
北斗二代星座地面轨迹图
3
北斗二代星座覆盖性与可见性分析
在
STK
中
袁
利用覆盖分析模块
袁
可以分析单个或星座对象的全局和
区域覆盖问题
遥
在进行覆盖分析时
袁STK
不仅可以提供详尽的分析报告
和图表
袁
能对覆盖的变化进行同步仿真
袁
而且还会考虑所有对象的访问
约束
袁
减小计算误差
遥STK
有两个专门对象
院CoverageDefinition渊
覆盖定
义
冤
和
FigureofMerit渊
覆盖品质参数
冤遥
覆盖定义对象允许定义或设置覆
盖区域
尧
可进行覆盖计算的对象以及时间周期和计算间隔
[5-6]
本文的仿真具体参数如下
院
遥
袁
主要研究方向为北斗卫星导航系统
遥
Science&TechnologyVision
科技视界
13
using
the
station
进
可
.. All Rights Reserved.
毅尧
交
3尧
Science&TechnologyVision
科技视界
共
渊1冤
24
观测周期
院2015
年
7
月
13
日
12
时至
2015
年
7
月
14
日
渊2冤
h袁
采样间隔为
渊3冤
仿真区域
院
亚太地区
300s遥
12
时
袁
遥
东经
70毅耀170毅袁
南纬
55毅耀
渊4冤
格网间隔
北纬
55毅遥
渊5冤
覆盖品质因子
院1毅伊1毅
(FOM)院
的分辨率
定位精度
遥
袁GDOP遥
Definition
要完成该仿真
导航卫星天线辐射角
袁
首先给卫星设置传感器
院32毅耀46毅遥
要仿真的区域
和
Figure
遥
接着添加一个地面站
ofMerit
两个对象
遥
在
渊Sensor冤袁
然后添加
Coverage
袁
本次仿真所添加的地面站所在
CoverageDefinition
中定义好所
地为北京
渊
东经
116毅袁
北纬
40毅冤遥
所有对象设置完成后
袁
开始仿真
袁
仿
真结果如下图所示
院
图
3
周期内可见卫星的数目
图
4
周期内可见卫星的时间
图
3
显示了在仿真周期内北京站所能看到的北斗的卫星数目
袁
从
图中可以看出
8
数目还是比较多的
颗
遥
平均可以看到
袁
在仿真周期内最多可以看到
10
颗卫星
遥
所以说
袁
在中国地区
13
颗卫星
袁
可以看到的卫星
袁
最少可以看到
4
袁
这是由于北斗二代卫星星座的配置所导致的
遥
图
从图中可以看出在仿真周期内五颗
显示了北京站在仿真周期内具体看到每颗北斗导航卫星的时间段
GEO
卫星均可以看到
袁
因为这五
遥
颗
GEO
卫星分布在亚太地区上空
袁
所以
袁
北京在全天内均可以看到这
14
科技视界
Science&TechnologyVision
五颗
GEO
卫星
遥
从图
4
我们还可以发现在仿真周期内五颗
IGSO
能被
观测到的时间大于
4
颗
MEO
所能被观测到的时间
遥
综合以上两图可
以分析得到由于北斗二代卫星星座的配置
GEO
袁
即在亚洲上空分布了
5
颗
4
北斗二代定位精度分析
卫星
袁
所以在亚洲地区能够看到较多的卫星
遥
下图为利用
FigureofMerit
模块对定位精度分析后的图表
遥
图
5
表示亚太地区定位精度分布图
曰
图
6
表示定位精度随纬度的变化曲线
图
曰
图
7
定位精度随经度的变化曲线图
遥
图
5
亚太地区定位精度分布图
图
6
定位精度随纬度的变化曲线图
图
7
定位精度随经度的变化曲线图
.. All Rights Reserved.
Science&TechnologyVision
科技视界
90毅
系统的定位精度几乎都在
到东经
从图
5
130毅
中可以很明显地看出在南纬
所围成的近似为正方形的区域内
30毅
到北纬
30毅袁
以及从东经
10
米以内
袁
而其它地区由于可观测到的卫
袁
北斗二代卫星导航
星的数量相对较少
袁
所以定位精度明显降低
遥
图
6
所显示的是亚太地区定位精度随纬度的变化规律
袁
从图中可
以看出定位精度误差最大时大约为
0袁
27m袁
精度最好
平均定位精度大概在
袁
尤其在赤道附近的定位精度为最优
13m
左右
遥
在大约南北纬
定位精度误差最小时几乎为
遥
其它区域的定位精度
20毅
以内的区域定位
较差
遥
图
7
所显示的是亚太地区定位精度随经度的变化规律
袁
从该图中
同样可以分析出定位精度误差最大时大约为
27m袁
定位精度误差最小
时几乎为
130毅
0袁
平均定位精度大概在
13m
左右
遥
优
遥
左右的区域内定位精度最好
其它区域的定位精度较差
遥
袁
尤其在东经
120毅
在大约东经
附近定位精度为最
90毅
至东经
图
6
与图
7
可以更加直观地从定量的角度去分析北斗二代在亚
太地区的定位精度
遥
基于以上分析可得
袁
北斗二代的平均定位精度在
13m
左右
袁
这样
的定位精度已经可以满足绝大多数领域的应用
遥
5
北斗二代
GDOP
值分析
度
遥
DOP
DOP
即精度衰减因子
分很多种
袁
主要包括
袁
描述的是卫星相对位置对精度的削减程
:
时间精度衰减因子
(TDOP)尧
水平精度衰
减因子
图
8
北京地面站
GDOP
仿真结果
渊PDOP冤尧
渊HDOP冤尧
垂直精度衰减因子
星几何形态对三维空间位置和时间测量的综合影响
和空间位置精度衰减因子
渊GDOP冤遥
渊VDOP冤尧
其中
空间位置精度衰减因子
渊GDOP冤
袁
是卫星空间几何
描述的是卫
6
结束语
形态最全面的反应
本文使用
STK
软件
袁
对北斗二代区域导航系统的星座进行了仿
真
袁
得到了北斗二代导航星座的空间三维分布图和二维星下轨迹图
袁
数的协因数矩阵为
GDOP
的计算方法
[7]
遥
Q=(A
院
当以伪距为观测量
T
直观地了解了北斗导航系统
曰
接着对北斗二代的覆盖性和可见性进行
测站坐标
X尧Y尧Z
和接收机钟差组成
PA)
-1
,
其中
Q
袁
进行绝对单点定位时
袁
参
袁
协因数矩阵具体表示为
是一个
4伊4
的矩阵
袁4
个分量由
[8-9]
了仿真分析
袁
从仿真结果中可以得出亚太地区可以看到较多的卫星数
杉
山
山
择择
择择
员圆
择
择
员猿
煽
院
量然后对亚太区域的定位精度进行了仿真计算
山衫
曰袁
得出平均定位精度
山
11
择
员源
衫
衫
山
为
13m
左右
袁
这样的定位精度足以满足绝大多数领域的应用
曰
最后以
山
山
山
择
圆1圆猿
择
衫
北京地面站为参考点对
GDOP
值进行了仿真
袁
得出了较优的
GDOP
山
山
山
择
猿1
择
圆圆
猿圆
择
猿猿
择
圆源
衫
衫
猿源
衫
衫
值
遥
其中的元素
删
源1
择
源圆
择
q
源猿
择
源源
衫
衫
衫
闪
以上研究工作对于北斗二代第二阶段的研究具有指导意义
袁
也对
有效基准
北斗与其它导航系统的组合导航具有重要参考价值
遥
GDOP=
遥
根据其对角线元素可以得
ij
袁
表达了全部解的精度
GDOP
袁
是对定位结果进行评价的
的计算公式如下
院
一般来说
姨
择
咱员暂
揖
参考文献
铱
袁
员员
GDOP
垣择
圆圆
垣择
值越小
猿猿
垣择
源源
袁
卫星导航系统的精度越高
袁
测量可信
度越高
遥GDOP
等级表如下
院
息空间
周广勇
,
李良良
.
基于
STK
的全球卫星导航定位系统
DOP
值仿真
[J].
地理信
表
1GDOP
值等级表
GDOP
等级
咱圆暂
[J].
张海中
,2009,7(3):102-104.
,
刘雪瑞
,
盖鹏飞
,
韩雪峰
.
基于
STK
的北斗区域系统
GDOP
仿真分析
咱猿暂
海洋测绘
2耀3
1
最优
2009,42(6):171-173.
陈岩
,
陈晖
,2013,33(5):31-33.
,
丁前军
.野
北斗二号
冶
卫星导航系统覆盖仿真分析
[J].
通信技术
,
4耀6
优
良
咱源暂
与设计
许建利
,
王俊峰
,
董伟
.
北斗
域
卫星导航系统星座仿真分析研究
[J].
计算机工程
咱缘暂
与分布的模拟研究
王先毅
,2012,33(10):3913-3917.
,
孙越强
,
白伟华
,
杜起飞
,
王冬伟
,
吴迪
,
余庆龙
,
韩英
.
北斗掩星事件数量
咱远暂
20
9耀20
7耀8
以上
及格
中
差
[J].
王胜利
,
王庆
,
杨徉
[J].
地球物理学报
,
潘树国
.
北斗
,2013,56(8):2522-2530.
IGSO/GEO/MEO
卫星联合高精度定位方法
咱苑暂
中国惯性技术学报
,2013,21(6):792-796.
本次仿真选取北京地面站为参考点
袁
对北斗二代
GDOP
值进行了
2009,30(2):6-12.
张淼艳
,
张军
,
朱衍波
.
卫星导航系统
HDOP
和
VDOP
的研究
[J].
遥测遥控
,
仿真
遥
仿真结果如图
8
所示
遥
咱愿暂
从图
8
中可以看出在仿真周期内
袁GDOP
最大时取值约为
4.0
左
2012,28(4):42-45.
胡稳才
,
张杏谷
,
黄丽卿
.
全球定位系统几何精度因子
[J].
大连海事大学学报
,
右
袁
最小时取值为
0
左右
袁
而平均值为
2.7
左右
遥
根据
GDOP
值等级表
咱怨暂
可以看出
袁
北京地面站的平均
GDOP
值为
2耀3
之间
袁
所以
GDOP
值较
2013,3.
赵彦青
.
北斗卫星导航系统定位算法研究和
GDOP
分析
[M].
哈尔滨工程大学
,
优
遥
卫星空间几何构型较好
遥
咱
责任编辑
院
杨玉洁
暂
渊
上接第
8
页
冤
REGDOC-2.5.2,Canada,2014.
［
7
］核安全局，核安全和放射性污染防治十二五规划及
2020
年远景目标
[R].
［
for
员3
nuclear
］
IAEA,
power
Theinternational
plants[R].SSG-4
nuclear
，
Vienna,
andradiological
2010.
eventscaleuser
’
smanual
中国，
2012.
［
8
］核安全局，核动力设计安全规定
[R].
中国，
2004.
［
[R].Vienna,
员4
］
NRC,An
2008.
approachforestimatingthefrequenciesofvariouscontainment
［
9
］
EPRI
，
Advancedlightwater
failuremodesandbypassevents[R].Rev.1,NUREG/CR-6595,USA,2003.
［
1999.
reactorutilityrequirementsdocument[R].USA
，
员0
］
NRC,probabilisticriskassessmentandsevere
［责任编辑：王楠］
［
reactors[R].REV.7,
accidentevaluationfornew
员1
］
Europeanutility
USA,
requirements
2012.
forLWRnuclearpowerplants[R].2012.
［
员2
］
IAEA
，
Developmentandapplicationoflevel2probabilisticsafetyassessment
Science&TechnologyVision
科技视界
15
.. All Rights Reserved.
2024年9月17日发(作者：翟清心)
Science&TechnologyVision
科技视界
基于STK的北斗二代星座仿真及GDOP值分析
曹翔
渊
上海海事大学商船学院
袁
中国上海
201306冤
揖
摘要
铱
本文通过使用
STK
软件对北斗二代卫星星座进行了仿真
袁
进而对其覆盖性与可见性以及定位精度进行了仿真和分析
袁
最后以北
京地面站为参考点
袁
仿真分析了北斗二代的
GDOP
值
遥
最后得出了北斗二代在亚太地区可以观测到的卫星数量相对较多
袁
定位精度较好
袁
也证
明了北斗是一个区域增强系统
曰
北京地面站的
GDOP
平均值为
2.7
左右
袁GDOP
值较优
遥
揖
关键词
铱STK曰
北斗二代
曰
仿真
曰GDOP
SimulationandGDOPAnalysisoftheBDSbasedonSTK
CAOXiang
and
揖Abstract铱Inthispaper,
渊Shanghai
theconstellation
Maritime
ofBD-2
University
issimulated
Merchant
by
conclusion
positioning
thatBD-2
thatin
accuracy
Asiaand
is
Pacific
carried
area,
the
last,theGDOPvalueof
揖Key
is
words
aregion
铱STK;
enhancing
BD-2;Simulation;
system;the
GDOP
average
number
GDOP
ofobserved
ofthe
satellites
ground
0
引言
我国的北斗卫星导航系统的建设是一个由区域到全球
袁
分阶段发
展的过程
遥2012
年
12
月
27
日
袁
随着北斗卫星导航系统空间信号接口
控制文件
(
又称
ICD
文件
)要要要
公开服务信号
B1(1.0
版
)
的发布
袁
标志
着北斗区域系统正式建成
袁
北斗卫星导航系统的三步走发展战略完成
了第二步
遥
相对于
GPS
等全球卫星导航系统
袁
现阶段的北斗卫星导航
系统是区域系统
袁
覆盖范围相对有限
遥
因此
袁
研究
BDS
区域星座对中
国主要地区的覆盖情况很有必要
遥
1STK
简介
应用于航天领域的卫星系统分析软件
STK(SatelliteToolKit,
卫星仿真工具包
遥STK
作为一种通用的卫星设计
)
是由美国
AGI
公司推出
工具包
袁
具有非常强大的验证及演示功能
遥
为了实现卫星系统设计的
快速化和数字化
袁
同时也为了保证总体设计方案的可靠性
袁
设计人员
大多先在
STK
仿真的基础上
袁
进行卫星系统数字化设计软件开发
曰
而利用
STK
软件强大的数据分析和报告功能
袁
进行相关的试验及仿
真
遥STK
可以快速方便地分析复杂的陆
尧
海
尧
空
尧
天任务
袁
获得丰富的报
告和图表形式的分析结果
遥STKPro
版可以生成位置和姿态数据
尧
见性及覆盖分析
尧
通信链路分析
尧
雷达分析
尧
轨道机动等
遥STK
是进行
的全球定位系统仿真的强大工具
[1-3]
真及分析
遥
遥
本文采用
STK
进行卫星星座仿
2
北斗二代星座仿真
(GEO)尧
与其他卫星导航系统不同
成
袁
轨道高度和轨道平面位置不尽相同
倾斜同步轨道
(IGSO)
和中高轨
袁BDS
(MEO)
的卫星星座由地球同步轨道
遥
根据北斗
三种轨道类型的卫星构
ICD
文件对轨道的
描述
[4]
80毅尧110.5
渊1冤GEO
院
卫星的轨道高度为
35786km袁
分别定点于东经
58.75
三个轨道面内
渊2冤IGSO
毅尧140
卫星的轨道高度为
毅
和
160毅遥
袁
升交点赤经分别相差
35786km袁
120毅袁
其中三颗卫星的星下点轨
轨道倾角为
55毅袁
分布在
迹重合
袁
交叉点经度为东经
118毅袁
其余两颗卫星星下点轨迹重合
袁
叉点经度为东经
为
7
渊3冤MEO
95毅遥
天
13
圈
卫星轨道高度为
袁
相位从
Walker27/3/1
21528km袁
星座中选择
轨道倾角为
袁
第一轨道面升交点
55毅袁
回归周期
赤经为
4
相位
0毅遥
四颗
MEO
卫星位于第一轨道面
7尧8
相位
尧
第二轨道面
将这些数据在
遥
STK
软件上一一设置
袁
设置完成后
袁
可以显示三维
图形和二维图形
遥
从图
1
中可以很直观地看到北斗二代的
14
颗卫星在空间的分
布
遥
而图
2
显示了卫星的星下轨迹图
袁
图中
5
颗
GEO
卫星的星下点保
作者简介
院
曹翔
渊1991.3.12要冤袁
男
袁
汉族
袁
山西运城人
袁
上海海事大学硕士研究生
Marine
BD-2
STK,
College,
andthen,
Shanghai
thesimulation
201306,
and
China
analysis
冤
ofitscoverageand
isrelatively
issimulated
inBeijing
large
visibility
all,itis
is
and
about
the
2.7,
positioning
andtheGDOP
accuracy
value
is
is
better.
preferred.
Itisalsoproved
持不变
IGSO3
星下点轨迹重合
星下点轨迹重合
袁5
颗
IGSO
卫星的星下点轨迹呈
袁
且交叉点经度为
袁
且交叉点经度为东经
野8冶
字形
袁
其中
IGSO1尧IGSO2尧
95毅遥
118毅遥IGSO4
和
IGSO5
图
1
北斗二代三维空间星座显示
图
2
北斗二代星座地面轨迹图
3
北斗二代星座覆盖性与可见性分析
在
STK
中
袁
利用覆盖分析模块
袁
可以分析单个或星座对象的全局和
区域覆盖问题
遥
在进行覆盖分析时
袁STK
不仅可以提供详尽的分析报告
和图表
袁
能对覆盖的变化进行同步仿真
袁
而且还会考虑所有对象的访问
约束
袁
减小计算误差
遥STK
有两个专门对象
院CoverageDefinition渊
覆盖定
义
冤
和
FigureofMerit渊
覆盖品质参数
冤遥
覆盖定义对象允许定义或设置覆
盖区域
尧
可进行覆盖计算的对象以及时间周期和计算间隔
[5-6]
本文的仿真具体参数如下
院
遥
袁
主要研究方向为北斗卫星导航系统
遥
Science&TechnologyVision
科技视界
13
using
the
station
进
可
.. All Rights Reserved.
毅尧
交
3尧
Science&TechnologyVision
科技视界
共
渊1冤
24
观测周期
院2015
年
7
月
13
日
12
时至
2015
年
7
月
14
日
渊2冤
h袁
采样间隔为
渊3冤
仿真区域
院
亚太地区
300s遥
12
时
袁
遥
东经
70毅耀170毅袁
南纬
55毅耀
渊4冤
格网间隔
北纬
55毅遥
渊5冤
覆盖品质因子
院1毅伊1毅
(FOM)院
的分辨率
定位精度
遥
袁GDOP遥
Definition
要完成该仿真
导航卫星天线辐射角
袁
首先给卫星设置传感器
院32毅耀46毅遥
要仿真的区域
和
Figure
遥
接着添加一个地面站
ofMerit
两个对象
遥
在
渊Sensor冤袁
然后添加
Coverage
袁
本次仿真所添加的地面站所在
CoverageDefinition
中定义好所
地为北京
渊
东经
116毅袁
北纬
40毅冤遥
所有对象设置完成后
袁
开始仿真
袁
仿
真结果如下图所示
院
图
3
周期内可见卫星的数目
图
4
周期内可见卫星的时间
图
3
显示了在仿真周期内北京站所能看到的北斗的卫星数目
袁
从
图中可以看出
8
数目还是比较多的
颗
遥
平均可以看到
袁
在仿真周期内最多可以看到
10
颗卫星
遥
所以说
袁
在中国地区
13
颗卫星
袁
可以看到的卫星
袁
最少可以看到
4
袁
这是由于北斗二代卫星星座的配置所导致的
遥
图
从图中可以看出在仿真周期内五颗
显示了北京站在仿真周期内具体看到每颗北斗导航卫星的时间段
GEO
卫星均可以看到
袁
因为这五
遥
颗
GEO
卫星分布在亚太地区上空
袁
所以
袁
北京在全天内均可以看到这
14
科技视界
Science&TechnologyVision
五颗
GEO
卫星
遥
从图
4
我们还可以发现在仿真周期内五颗
IGSO
能被
观测到的时间大于
4
颗
MEO
所能被观测到的时间
遥
综合以上两图可
以分析得到由于北斗二代卫星星座的配置
GEO
袁
即在亚洲上空分布了
5
颗
4
北斗二代定位精度分析
卫星
袁
所以在亚洲地区能够看到较多的卫星
遥
下图为利用
FigureofMerit
模块对定位精度分析后的图表
遥
图
5
表示亚太地区定位精度分布图
曰
图
6
表示定位精度随纬度的变化曲线
图
曰
图
7
定位精度随经度的变化曲线图
遥
图
5
亚太地区定位精度分布图
图
6
定位精度随纬度的变化曲线图
图
7
定位精度随经度的变化曲线图
.. All Rights Reserved.
Science&TechnologyVision
科技视界
90毅
系统的定位精度几乎都在
到东经
从图
5
130毅
中可以很明显地看出在南纬
所围成的近似为正方形的区域内
30毅
到北纬
30毅袁
以及从东经
10
米以内
袁
而其它地区由于可观测到的卫
袁
北斗二代卫星导航
星的数量相对较少
袁
所以定位精度明显降低
遥
图
6
所显示的是亚太地区定位精度随纬度的变化规律
袁
从图中可
以看出定位精度误差最大时大约为
0袁
27m袁
精度最好
平均定位精度大概在
袁
尤其在赤道附近的定位精度为最优
13m
左右
遥
在大约南北纬
定位精度误差最小时几乎为
遥
其它区域的定位精度
20毅
以内的区域定位
较差
遥
图
7
所显示的是亚太地区定位精度随经度的变化规律
袁
从该图中
同样可以分析出定位精度误差最大时大约为
27m袁
定位精度误差最小
时几乎为
130毅
0袁
平均定位精度大概在
13m
左右
遥
优
遥
左右的区域内定位精度最好
其它区域的定位精度较差
遥
袁
尤其在东经
120毅
在大约东经
附近定位精度为最
90毅
至东经
图
6
与图
7
可以更加直观地从定量的角度去分析北斗二代在亚
太地区的定位精度
遥
基于以上分析可得
袁
北斗二代的平均定位精度在
13m
左右
袁
这样
的定位精度已经可以满足绝大多数领域的应用
遥
5
北斗二代
GDOP
值分析
度
遥
DOP
DOP
即精度衰减因子
分很多种
袁
主要包括
袁
描述的是卫星相对位置对精度的削减程
:
时间精度衰减因子
(TDOP)尧
水平精度衰
减因子
图
8
北京地面站
GDOP
仿真结果
渊PDOP冤尧
渊HDOP冤尧
垂直精度衰减因子
星几何形态对三维空间位置和时间测量的综合影响
和空间位置精度衰减因子
渊GDOP冤遥
渊VDOP冤尧
其中
空间位置精度衰减因子
渊GDOP冤
袁
是卫星空间几何
描述的是卫
6
结束语
形态最全面的反应
本文使用
STK
软件
袁
对北斗二代区域导航系统的星座进行了仿
真
袁
得到了北斗二代导航星座的空间三维分布图和二维星下轨迹图
袁
数的协因数矩阵为
GDOP
的计算方法
[7]
遥
Q=(A
院
当以伪距为观测量
T
直观地了解了北斗导航系统
曰
接着对北斗二代的覆盖性和可见性进行
测站坐标
X尧Y尧Z
和接收机钟差组成
PA)
-1
,
其中
Q
袁
进行绝对单点定位时
袁
参
袁
协因数矩阵具体表示为
是一个
4伊4
的矩阵
袁4
个分量由
[8-9]
了仿真分析
袁
从仿真结果中可以得出亚太地区可以看到较多的卫星数
杉
山
山
择择
择择
员圆
择
择
员猿
煽
院
量然后对亚太区域的定位精度进行了仿真计算
山衫
曰袁
得出平均定位精度
山
11
择
员源
衫
衫
山
为
13m
左右
袁
这样的定位精度足以满足绝大多数领域的应用
曰
最后以
山
山
山
择
圆1圆猿
择
衫
北京地面站为参考点对
GDOP
值进行了仿真
袁
得出了较优的
GDOP
山
山
山
择
猿1
择
圆圆
猿圆
择
猿猿
择
圆源
衫
衫
猿源
衫
衫
值
遥
其中的元素
删
源1
择
源圆
择
q
源猿
择
源源
衫
衫
衫
闪
以上研究工作对于北斗二代第二阶段的研究具有指导意义
袁
也对
有效基准
北斗与其它导航系统的组合导航具有重要参考价值
遥
GDOP=
遥
根据其对角线元素可以得
ij
袁
表达了全部解的精度
GDOP
袁
是对定位结果进行评价的
的计算公式如下
院
一般来说
姨
择
咱员暂
揖
参考文献
铱
袁
员员
GDOP
垣择
圆圆
垣择
值越小
猿猿
垣择
源源
袁
卫星导航系统的精度越高
袁
测量可信
度越高
遥GDOP
等级表如下
院
息空间
周广勇
,
李良良
.
基于
STK
的全球卫星导航定位系统
DOP
值仿真
[J].
地理信
表
1GDOP
值等级表
GDOP
等级
咱圆暂
[J].
张海中
,2009,7(3):102-104.
,
刘雪瑞
,
盖鹏飞
,
韩雪峰
.
基于
STK
的北斗区域系统
GDOP
仿真分析
咱猿暂
海洋测绘
2耀3
1
最优
2009,42(6):171-173.
陈岩
,
陈晖
,2013,33(5):31-33.
,
丁前军
.野
北斗二号
冶
卫星导航系统覆盖仿真分析
[J].
通信技术
,
4耀6
优
良
咱源暂
与设计
许建利
,
王俊峰
,
董伟
.
北斗
域
卫星导航系统星座仿真分析研究
[J].
计算机工程
咱缘暂
与分布的模拟研究
王先毅
,2012,33(10):3913-3917.
,
孙越强
,
白伟华
,
杜起飞
,
王冬伟
,
吴迪
,
余庆龙
,
韩英
.
北斗掩星事件数量
咱远暂
20
9耀20
7耀8
以上
及格
中
差
[J].
王胜利
,
王庆
,
杨徉
[J].
地球物理学报
,
潘树国
.
北斗
,2013,56(8):2522-2530.
IGSO/GEO/MEO
卫星联合高精度定位方法
咱苑暂
中国惯性技术学报
,2013,21(6):792-796.
本次仿真选取北京地面站为参考点
袁
对北斗二代
GDOP
值进行了
2009,30(2):6-12.
张淼艳
,
张军
,
朱衍波
.
卫星导航系统
HDOP
和
VDOP
的研究
[J].
遥测遥控
,
仿真
遥
仿真结果如图
8
所示
遥
咱愿暂
从图
8
中可以看出在仿真周期内
袁GDOP
最大时取值约为
4.0
左
2012,28(4):42-45.
胡稳才
,
张杏谷
,
黄丽卿
.
全球定位系统几何精度因子
[J].
大连海事大学学报
,
右
袁
最小时取值为
0
左右
袁
而平均值为
2.7
左右
遥
根据
GDOP
值等级表
咱怨暂
可以看出
袁
北京地面站的平均
GDOP
值为
2耀3
之间
袁
所以
GDOP
值较
2013,3.
赵彦青
.
北斗卫星导航系统定位算法研究和
GDOP
分析
[M].
哈尔滨工程大学
,
优
遥
卫星空间几何构型较好
遥
咱
责任编辑
院
杨玉洁
暂
渊
上接第
8
页
冤
REGDOC-2.5.2,Canada,2014.
［
7
］核安全局，核安全和放射性污染防治十二五规划及
2020
年远景目标
[R].
［
for
员3
nuclear
］
IAEA,
power
Theinternational
plants[R].SSG-4
nuclear
，
Vienna,
andradiological
2010.
eventscaleuser
’
smanual
中国，
2012.
［
8
］核安全局，核动力设计安全规定
[R].
中国，
2004.
［
[R].Vienna,
员4
］
NRC,An
2008.
approachforestimatingthefrequenciesofvariouscontainment
［
9
］
EPRI
，
Advancedlightwater
failuremodesandbypassevents[R].Rev.1,NUREG/CR-6595,USA,2003.
［
1999.
reactorutilityrequirementsdocument[R].USA
，
员0
］
NRC,probabilisticriskassessmentandsevere
［责任编辑：王楠］
［
reactors[R].REV.7,
accidentevaluationfornew
员1
］
Europeanutility
USA,
requirements
2012.
forLWRnuclearpowerplants[R].2012.
［
员2
］
IAEA
，
Developmentandapplicationoflevel2probabilisticsafetyassessment
Science&TechnologyVision
科技视界
15
.. All Rights Reserved.