导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法技术

本发明专利技术提供了一种导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，包括：在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的基础上，对天线阵进行优化，增大波束范围和天线增益，同时提高功放输出功率，以进一步提高北斗导航卫星系统对36000km轨道高度处用户的服务能力。服务能力。服务能力。

【技术实现步骤摘要】
导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法


[0001]本专利技术涉及导航卫星
，特别涉及一种导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法。

技术介绍

[0002]卫星导航系统通过卫星向全球范围内具有相应接收设备的用户提供精确、连续的三维位置、速度和时间信息，已经成为一项基础性战略设施，与国家安全、社会经济发展息息相关。目前卫星导航系统正处于发展演进过程中，系统的发展以及增强系统的繁荣将显著改变卫星导航的发展前景。卫星导航系统已成为国家重要基础设施，在保障国家安全，促进经济发展，提高人民生活质量等方面发挥着越来越重要的作用。美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧洲Galileo系统和中国北斗系统是世界四大主要卫星导航系统，日本准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域卫星导航系统(IRNSS)也在积极建设中。
[0003]通常来说卫星导航系统的服务空域是地球表面及一定高度(例如3000km)以下的范围，该区域在卫星发射天线主瓣指向范围内，接受到的卫星信号强度可以得到保证，并且同时可见4颗以上卫星的概率接近100％。然而随着人类探索空间能力的增强，活动范围的扩大，高轨(地球表面3000km以上)卫星和飞行器越来越多。空间探测、地面遥感、广播通信等中高轨航天器，以及各类卫星星座组网协同、编队飞行等都需要更连续、更精确、更实时的轨道确定与PVT测量服务。为了解决中高轨和深空用户航天器所需的导航定位需求，中高轨航天器可搭载导航接收机捕获导航卫星系统天线主瓣边缘及副瓣辐射信号实现定位、授时、辅助定轨等功能，如图1所示。但现有的北斗导航卫星对36000km轨道高度的高轨用户的服务能力不足，需要进一步提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，以解决现有的北斗导航卫星对36000km轨道高度的高轨用户的服务能力不足，需要进一步提升的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，包括：
[0006]在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的基础上，对天线阵进行优化，增大波束范围和天线增益，同时提高功放输出功率，以进一步提高北斗导航卫星系统对36000km轨道高度处用户的服务能力。
[0007]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0008]在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：
[0009]在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，
[0010]减小北斗导航卫星系统的RNSS天线的主瓣边缘和副瓣处天线增益滚降。
[0011]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0012]在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：
[0013]在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，
[0014]提高北斗导航卫星系统的RNSS天线的各个切面之间一致性、天线增益和功放输出功率。
[0015]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0016]在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：
[0017]在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，
[0018]实现对36000km轨道高度处用户的100％可用性。
[0019]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0020]通过对北斗导航卫星系统的RNSS天线的天线阵进行优化，并提高北斗导航卫星系统的RNSS天线的功放输出功率，提高民用信号B1I在
±
34.3
°
波束处的EIRP。
[0021]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0022]通过计算GEO用户接收天线口面处信号功率，得到GEO用户接收天线口面处信号功率不小于
‑
180.85dBW；
[0023]通过对比GEO用户接收天线口面处信号功率和接收机系统含天线的门限，验证改进后的B1I信号
±
34.3
°
处信号功率能够满足GEO用户接收机门限要求，实现对36000km轨道高度处用户的100％可用性；
[0024]其中接收机系统含天线的门限为
‑
181dBW。
[0025]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，所述改进的B1I的参数包括：
[0026]北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的卫星发射EIRP为13.73～20.93dBW；
[0027]北斗导航卫星发射信号频率为1561MHz；
[0028]北斗导航卫星系统的自由空间距离为69000km；
[0029]北斗导航卫星系统的自由空间损耗dB
‑
193.08；
[0030]北斗导航卫星系统的极化及指向损失等综合为
‑
1.5dB；
[0031]北斗导航卫星系统的用户接收天线口面电平为
‑
180.85～
‑
173.65dBW。
[0032]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0033]采用第一模式服务地球表面及3000km以下的空域范围，第一模式包括：常规大功率功率放大器结合阵列天线马鞍形赋型。
[0034]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：
[0035]采用第二模式服务距离地球表面36000km轨道高度的空域范围，第二模式包括：采用超大功率功率放大器，其输出功率大于常规大功率功率放大器；
[0036]增大天线阵波束范围、优化切面一致性、提高波束边缘增益；
[0037]通过采用超大功率功率放大器和增大天线阵波束范围、优化切面一致性、提高波束边缘增益，使得波束
±
34.3
°
范围内性能提升。
[0038]可选的，在所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法中，还包括：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，包括：在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的基础上，对天线阵进行优化，增大波束范围和天线增益，同时提高功放输出功率，以进一步提高北斗导航卫星系统对36000km轨道高度处用户的服务能力。2.如权利要求1所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，还包括：在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，减小北斗导航卫星系统的RNSS天线的主瓣边缘和副瓣处天线增益滚降。3.如权利要求1所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，还包括：在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，提高北斗导航卫星系统的RNSS天线的各个切面之间一致性、天线增益和功放输出功率。4.如权利要求1所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，还包括：在北斗导航卫星系统的RNSS天线
±
13.2
°
波束外的天线增益逐步衰减的条件下，将北斗导航卫星系统的RNSS天线在
±
34.3
°
波束处的天线增益进行抬升，以实现以下效果：在不增加北斗导航卫星系统的实现复杂性，不增加额外单机或天线的条件下，实现对36000km轨道高度处用户的100％可用性。5.如权利要求2所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，还包括：通过对北斗导航卫星系统的RNSS天线的天线阵进行优化，并提高北斗导航卫星系统的RNSS天线的功放输出功率，提高民用信号B1I在
±
34.3
°
波束处的EIRP。6.如权利要求2所述的导航卫星对高轨航天器服务能力提升方法，其特征在于，还包括：通过计算GEO用户接收天线口面处信号功率，得到GEO用户接收天线口面处信号功率不小于
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇凯，任前义，董日昌，石碧舟，龚文斌，沈苑，林鑫超，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：