低轨卫星：GNSS的强大助力者

时间： 2024-09-13 来源：天工测控官网

技术问答

在卫星导航领域，低轨卫星正展现出巨大的潜力。与传统地面监测网络相比，低轨卫星对导航信号的观测具有诸多显著优势。

首先，低轨卫星受电离层、对流层等影响小，跟踪弧段长且覆盖次数多，多径效应的影响也更小。这使得低轨卫星成为GNSS的高精度天基监测站，能够极大地改善观测几何，削弱切向轨道与相位模糊度的相关性，从而提高导航卫星的轨道和钟差精度。同时，低轨卫星有效弥补了地基监测网在空间覆盖上的不足，实现对卫星导航信号的高质量全球监测。

其次，低轨卫星可有效提升卫星定轨精度。例如，仅依靠地面监测站进行定轨时，北斗导航系统的空间信号精度约为0.3米;而加上由12颗低轨卫星组成的天基监测站进行联合定轨仿真后，信号精度可达约0.1米，精度提升一倍以上。

再者，低轨卫星精度增强具有快速收敛特性，能够极大地提升高精度用户体验。GNSS通过中高轨卫星提供的PPP服务，由于轨道变化慢，收敛时间通常为15至30分钟。虽然日本的QZSS系统采用PPP-RTK技术将收敛时间缩短到1分钟以内，但需要大量高度密集的地面监测站支持，仅在日本国土范围内就需建设上千个监测站。而低轨卫星具备全球GNSS高精度监测能力，且几何变化大，易于实现高精度定位的快速收敛。相关研究表明，融合低轨卫星星座后，卫星导航系统PPP服务的收敛时间可缩短到1分钟以内，用户能够准实时获取高精度服务。

最后，低轨增强可为GNSS提供全球高完好性监测服务。当前各星基增强系统主要提供区域完好性服务，而完好性服务对于民航等涉及生命安全的用户至关重要，它能在导航卫星发生故障和风险时及时向用户告警，提高用户使用的安全性。低轨星座的GNSS全球天基监测网，可实现对导航卫星完好性的天基监测。并且，低轨星座不受电离层、对流层影响，多径影响也比地面小，能够提升对导航卫星完好性的监测能力。此外，未来用户对SBAS服务的需求将向全球扩展，低轨星座的全球覆盖特性天然具备播发全球完好性服务的能力。

低轨卫星在卫星导航领域具有不可忽视的重要作用，为GNSS的发展和应用带来了新的机遇和挑战。

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