Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất cơ bản và sự phát triển tương lai của hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu BeiDou
Tóm tắt
Các yếu tố hiệu suất cốt lõi của hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu bao gồm khả năng sử dụng, tính liên tục, tính toàn vẹn và độ chính xác, tất cả đều đặc biệt quan trọng đối với hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu BeiDou đang phát triển (BDS-3). Bài báo này mô tả hiệu suất cơ bản của BDS-3 và đề xuất một số phương pháp để cải thiện dịch vụ định vị, điều hướng và định thời (PNT). Độ chính xác của quỹ đạo sau xử lý của BDS-3 có thể đạt đến cấp độ cm, độ không chắc chắn trung bình của độ lệch đồng hồ vệ tinh của 18 vệ tinh quỹ đạo tròn trung bình là 1,55 ns và lỗi khoảng cách tín hiệu trong không gian trung bình khoảng 0,474 m. Các cải tiến có thể trong tương lai cho hệ thống định vị BeiDou cũng được thảo luận. Đề xuất tăng độ nghiêng quỹ đạo của các vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh nghiêng (IGSO) để cải thiện dịch vụ PNT ở khu vực Bắc Cực. Vệ tinh IGSO có thể thực hiện một phần chức năng của vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh (GEO) để giải quyết vấn đề che khuất phía nam của dịch vụ vệ tinh GEO ở bán cầu bắc (cụ thể là "hiệu ứng tường phía nam"). Hệ thống định vị quán tính trên không gian có thể được sử dụng để thực hiện định vị quỹ đạo liên tục trong quá trình vệ tinh di chuyển. Hơn nữa, đồng hồ hydrogen hoặc đồng hồ cesium có độ chính xác cao có thể được sử dụng để duy trì hệ thống thời gian trong chế độ điều hướng tự động và tính ổn định của dữ liệu không gian. Thêm vào đó, mô hình sửa lỗi độ trễ điện li của BDS-3 cho tất cả các tín hiệu cần được thống nhất để tránh sự nhầm lẫn cho người dùng và cải thiện độ chính xác trong định vị. Cuối cùng, để khắc phục điểm yếu của hệ thống định vị vệ tinh, hạ tầng PNT toàn diện và kiên cố được đề xuất cho các dịch vụ PNT liên tục trong tương lai.
Từ khóa
#Hệ thống vị trí vệ tinh toàn cầu BeiDou #hiệu suất BDS-3 #dịch vụ định vị #dịch vụ điều hướng #mô hình sửa lỗi độ trễ điện liTài liệu tham khảo
Yang, Y. X., Tang, J., & Montenbruck, O. (2017). Chinese satellite navigation system. In P. Teunissen & O. Montenbruck (Eds.), Handbook of global navigation satellite system (pp. 273–304). New York: Springer.
Yang, Y. X., Xu, Y., Li, J., & Yang, C. (2018). Progress and performance evaluation of BeiDou global navigation satellite system: Data analysis based on BDS-3 demonstration system. Science China Earth Sciences, 61(5), 614–624.
Yang, Y. F., Yang, Y. X., Hu, X., Chen, J., Guo, R., Tang, C., et al. (2019). Inter-satellite link enhanced orbit determination for BeiDou-3. Navigation, 66(1), 1–16. https://doi.org/10.1017/S0373463319000523.
Yang, Y. X., Gao, W., Guo, S., Mao, Y., & Yang, Y. (2019). Introduction to BeiDou-3 navigation satellite system. Navigation, 66(1), 7–18.
Yang, Y. X., Yang, Y., Hu, X., Tang, C., Zhao, L., & Xu, J. (2019). Comparison and analysis of two orbit determination methods for BDS-3 satellites. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 48(7), 831–839. https://doi.org/10.11947/j.AGCS.2019.20180560.
Liu, L., & Zhang, T. (2019). Improved design of operational system in BDS-3. Navigation, 66(1), 37–47.
Guo, S., Cai, H., Meng, Y., Geng, C., Jia, X., Mao, Y., et al. (2019). BDS-3 RNSS technical characteristics and service performance. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 48(7), 820–821. https://doi.org/10.11947/j.AGCS.2019.20190091.
Xie, X., Geng, T., Zhao, Q., Liu, J., & Wang, B. (2017). Performance of BDS-3: Measurement quality analysis, precise orbit and clock determination. Sensors, 17(6), 1233. https://doi.org/10.3390/s17061233.
Xie, X., Geng, T., Zhao, Q., Cai, H., Zhang, F., Wang, X., et al. (2019). Precise orbit determination for BDS-3 satellites using satellite-ground and inter-satellite link observations. GPS Solutions, 23(2), 40. https://doi.org/10.1007/s10291-019-0823-5.
Xu, X., Wang, X., Liu, J., & Zhao, Q. (2019). Characteristics of BDS3 global service satellites: POD, open service signal and atomic clock performance. Remote Sensing, 11(13), 1559. https://doi.org/10.3390/rs11131559.
Ren, X., Yang, Y., Zhu, J., & Xu, T. (2017). Orbit determination of the next-generation BeiDou satellites with intersatellite link measurements and a priori orbit constraints. Advances in Space Research, 60(10), 2155–2165. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.08.024.
Ren, X., Yang, Y., Zhu, J., & Xu, T. (2019). Comparing satellite orbit determination by batch processing and extended Kalman filtering using inter-satellite link measurements of the next-generation BeiDou satellites. GPS Solutions, 23, 25. https://doi.org/10.1007/s10291-018-0816-9.
Yang, Y. X., & Ren, X. (2018). The maintenance of space datum for autonomous satellite navigation. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 43(12), 1780–1786.
Lu, M., Li, W., Yao, Z., & Cui, X. (2019). Overview of BDS III new signals. Navigation, 66(1), 19–35.
Wang, C., Zhao, Q., Guo, J., Liu, J., & Chen, G. (2019). The contribution of inter-satellite links to BDS-3 orbit determination: Model refinement and comparisons. Navigation, 66(1), 71–82.
Li, X. (2018). Triple frequency PPP ambiguity resolution with BDS2 and BDS3 observations. In 31st International technical meeting of the satellite division of the institute of navigation (ION GNSS+ 2018) (pp. 3833–3858), Miami, Florida.
Yang, Y. X. (2009). Chinese geodetic coordinate system 2000. Chinese Science Bulletin, 54(16), 2714–2721.
Han, C., Yang, Y., & Cai, Z. (2011). BeiDou navigation satellite system and its time scales. Metrologia, 48(4), 1–6.
China Satellite Navigation Office. (2016). BeiDou navigation satellite system signal in space interface control document: Open service signal (version 2.1). Retrieved October 20, 2019, from http://www.beidou.gov.cn/xt/gfxz/201805/P020180507527106075323.pdf.
China Satellite Navigation Office. (2017). BeiDou navigation satellite system signal in space interface control document: Open service signal B1C (version 1.0). Retrieved October 20, 2019, from http://www.beidou.gov.cn/xt/gfxz/201712/P020171226741342013031.pdf.
China Satellite Navigation Office. (2017). BeiDou navigation satellite system signal in space interface control document: Open service signal B2a (version 1.0). Retrieved October 20, 2019, from http://www.beidou.gov.cn/xt/gfxz/201712/P020171226742357364174.pdf.
China Satellite Navigation Office. (2018). BeiDou navigation satellite system signal in space interface control document: Open service signal B3I (version 1.0). Retrieved October 20, 2019, from http://www.beidou.gov.cn/xt/gfxz/201802/P020180209623601401189.pdf.
Hu, Z. (2013). BeiDou navigation satellite system performance assessment theory and experimental verification. Doctoral Dissertation, Wuhan University, Wuhan
Spilker, J. J., Jr., Axelrad, P., Parkinson, B., & Enge, P. (1994). Global positioning system: Theory and application volume I (p. 1994). Stanford: American Institute of Aeronautics and Astronautics.
U.S. Department of Defense. (2008). Global positioning system standard positioning service performance standard (4th ed). Retrieved September 18, 2008, fromhttps://www.gps.gov/technical/ps/2008-SPS-performance-standard.pdf.
Wang, N., Yuan, Y., Li, Z., Li, M., & Huo, X. (2017). Performance analysis of different NeQuick ionospheric model parameters. Acta Geodaetic et Cartographica Sinica, 46(4), 421–429.
Zhang, Q., Zhao, Q. L., Zhang, H. P., Hu, Z. G., & Wu, Y. (2014). Evaluation on the precision of Klobuchar model for BeiDou navigation satellite system. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 39(2), 142–146.
Yuan, Y., Wang, N., Li, Z., & Huo, X. (2019). The BeiDou globally broadcast ionospheric delay correction model (BDGIM) and its preliminary test. Navigation, 66(1), 55–69.
Peng, H., Yang, Y., Wang, G., & He, H. (2016). Performance analysis of BDS satellite orbits during eclipse periods: Results of satellite laser ranging validation. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 45(6), 639–645. https://doi.org/10.11947/j.AGCS.2016.20150637.
Yang, Y. X., & Xu, J. (2016). Navigation performance of Beidou in polar area. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 41(1), 15–20.
Li, J., Yang, Y., He, H., & Guo, H. (2017). An analytical study on the carrier-phase linear combinations for triple-frequency GNSS. Journal of Geodesy, 91(2), 151–166. https://doi.org/10.1007/s00190-016-0945-2.
Yang, Y. X. (2016). Concepts of comprehensive PNT and related key technologies. Acta Geodaetica et Cartographic Sinica, 45(5), 505–510.
Yang, Y. X., & Li, X. (2016). Micro-PNT and comprehensive PNT. Acta Geodaetica et Cartographic Sinica, 45(10), 1249–1254.
Yang, Y. X. (2018). Resilient PNT concept frame. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 47(07), 893–898.