22、低轨卫星星座设计与民用 GNSS 信号认证服务研究

低轨卫星星座设计与民用 GNSS 信号认证服务研究

低轨卫星星座定位性能分析

低轨卫星（LEO）由于轨道高度的限制，要实现全球覆盖需要比中高轨卫星更多的数量。有一种基于双目标优化的 LEO 星座设计方法，以覆盖性能和卫星数量为优化目标，旨在用更少的卫星实现全球覆盖。

通过模拟分析基于 LEO 星座在不同边界条件下的精密单点定位（PPP）性能，包括不同星座配置、多系统组合以及典型使用场景。不同系统组合的定位收敛时间如下：
|系统组合|收敛时间（min）|
| ---- | ---- |
|单 GPS（G）|20.6|
|GPS/BDS（GC）|16.2|
|GREC|约 9|
|96 颗 LEO 卫星参与定位|小于 5|
|约 120 颗 LEO 卫星参与定位（GRECL）|1|

从这些数据可以看出，随着 LEO 卫星数量的增加，定位收敛时间大幅缩短。例如 96 颗 LEO 卫星能使收敛时间比 GC 组合缩短 75.3%。对于高观测截止角，多系统有助于提高定位服务的连续性和可用性。

下面是不同观测截止角下 Walker (64/8/4) + Walker (60/10/4) 低轨卫星和 GREC 的定位结果示意：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(不同观测截止角 10 - 40°):::process --> B(GREC 定位收敛时间约 9min):::process