【基于北斗三号导航卫星的外辐射源特性分析2300字】

基于北斗三号导航卫星的外辐射源特性分析目录TOC\o"1-3"\h\u12484基于北斗三号导航卫星的外辐射源特性分析 1252681北斗导航卫星系统的发展 166722北斗三号系统的组成及运行特点 2281973基于北斗三号卫星的外辐射源选择 5我国北斗三号全球卫星导航系统正式开通以来，其星际增强服务正面向民航、海事、铁路等高完好性要求用户提供试运行服务，这对于海上目标探测、雷达补盲等有着较大意义。目前北斗三号已经正式开通并且服务范围是全球、功能也趋于完善，所以相比于北斗一号和北斗二号，本文所用的北斗卫星来自于北斗三号。由于北斗三号卫星不是专门为雷达而设计的[3]，所以需要在严格的研究论证后才能得出其是否适合作为外辐射源的结论。1北斗导航卫星系统的发展上世纪80年代，我国开始探索适合我国实际发展情况的导航卫星系统发展道路，其中较为出名的是陈芳允老师提出的导航卫星系统建造计划[3]，简称“三步走”：2000年年底，我国要建成北斗一号系统，向国内提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。1994年，中国开始研制北斗一号系统；2000年，我国两颗GEO卫星顺利登天，北斗一号系统的建设工作大功告成；2004年，中国开始研制北斗二号系统；2007年，我国发射了一颗MEO卫星；2012年，北斗二号系统建成并投入使用；2017年，北斗三号系统的两颗组网卫星顺利登天，开启了我国北斗三号系统的建设之路；2019年，北斗三号基本系统完成建设，逐渐向全球提供全球服务；2020年6月23日，北斗三号系统最后一颗全球组网卫星点火升空；7月31日，习主席宣布北斗三号系统正式开通。2北斗三号系统的组成及运行特点如图3.1所示，北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星（MEO）、3颗地球静止轨道卫星（GEO）和3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO），共30颗卫星组成[18]。图3.1北斗三号卫星空间分布图图3.2北斗卫星星历星座图（2021年6月15日）我国北斗三号卫星中的中圆地球轨道卫星（MEO）是指轨道高度为21528千米、轨道倾角为55度的非同步地球卫星，如图3.2所示，MEO卫星的星下点迹是一个类似于一个循环运动的正弦函数，它一天能够绕地球两圈，七天为一个回归周期[27]。在辐射功率上，MEO卫星使用的是国产化行波管，辐射功率可以达到几百瓦；在辐射源数量上，在轨的MEO卫星有24颗，因为它是非同步地球卫星，所以MEO卫星是北斗三号全球卫星导航系统中承载全球服务的核心星座[26]，主要功能是为地面移动通信系统作进一步的的补充和发展，实现全球个人通信。主要缺点是需要部署大量的卫星，卫星的组网技术和控制切断等比较复杂，投资高，风险大。图3.3中圆地球轨道卫星（MEO卫星）的空间分布图我国北斗三号卫星中的地球静止轨道卫星（GEO）是指位于地球赤道上空、运行轨道高度为35786千米、轨道倾角为0度、分别定点于东经80度、110.5度和140度的卫星，它绕地球运行的角速度和地球自转的角速度相同，从地面上看去好像是“静止”的，如图3.2所示，GEO卫星的星下点迹是一个点。在辐射功率上，GEO卫星使用的是国产化行波管，辐射功率可以达到几百瓦；在辐射源数量上，在轨的GEO卫星有3颗，因为其在亚太地区上空的“静止”的特性，使得北斗三号全球卫星导航系统在亚太地区性能更优[26]，另外其还提供短报文通信、星基增强和精密单点定位三种服务。主要缺点是不能较好在全球范围内提供服务。图3.4地球静止轨道卫星（GEO卫星）的空间分布图我国北斗三号卫星中的倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）是指轨道高度为35786千米、轨道倾角为55度的地球同步轨道卫星，由于存在轨道倾角，如图3.2所示，IGSO卫星的星下点迹是一个“8”字型。在辐射功率上，GEO卫星使用的是国产化行波管，辐射功率可以达到几百瓦；在辐射源数量上，在轨的IGSO卫星有3颗，它同GEO卫星一道聚焦亚太地区，为亚太地区的用户提供服务。图3.5倾斜地球同步轨道卫星（IGSO卫星）的空间分布图同GPS、格洛纳斯、伽利略全球卫星导航系统相比，北斗卫星导航系统具有的最独特的特性是在星座的设计上，它是一种由三种轨道（卫星）形成的一种混合星座[27]，MEO卫星可在全球范围内提供服务，GEO、IGSO卫星可在亚太地区提供较为优质的服务，例如精密单点定位服务等，如图3.6所示，假设在我国周边海域（北海、东海、南海等）有一艘舰船，在视距足够大的情况下，该舰船可以看到有16颗北斗卫星，在此范围内我国北斗卫星可以为该舰船提供优质服务，且在海上目标探测、雷达补盲等方面，和其它三大全球卫星导航系统相比，使用我国的北斗卫星系统更具有可靠性和保密性。图3.6北斗卫星监测评估图（2021年6月15日）3基于北斗三号卫星的外辐射源选择在外辐射源的选择上，地球静止轨道卫星（GEO卫星）具有较好的优越性，具体如下：其一，GEO卫星能够提供较为稳定的定位服务。MEO卫星的主要功能是提供全球服务，其在亚太地区的服务稳定性不及GEO卫星；IGSO卫星虽然是同步卫星，但其星下点迹是“8”字型，在某一时间段内可能会离所需服务区域较远，提供的服务质量可能会不及GEO卫星；其二，GEO卫星具有精密的单点定位功能。精密的单点定位功能能够为用户提供精度较高的位置信息，这在海上目标探测上具有重要意义；其三，相比于MEO、IGSO卫星，GEO卫星的组网较为简单，可以减少投资成本、降低运行风险概率。如图3.7所示，北斗卫星信号频率为1561.098MHz，调制方式采用二进制相移键控调制，复用方式上采用码分多址（CDMA）的方式。在频率上，北斗卫星信号和GPS、格洛纳斯卫星信号的重合范围不大，和伽利略卫星信号的重合范围较大，但有了码分多址的调制方式，在发射信号时雷达接收机不