北斗卫星导航系统星座设计与实现

目录
“北斗卫星导航系统丛书”序
前言
第1章绪论1
1.1概述1
1.2星座设计及其发展2
1.3国外导航星座的发展与现状6
1.4北斗卫星导航系统的发展10
1.5本书的结构安排14
第2章基础知识15
2.1卫星轨道动力学基础15
2.1.1二体问题15
2.1.2卫星星下点计算方法18
2.1.3卫星覆盖性计算方法19
2.1.4轨道摄动28
2.1.5轨道机动30
2.1.6导航卫星常用轨道设计35
2.1.7卫星轨道控制与保持40
2.2一般星座设计方法45
2.2.1星座覆盖类型和基本构型45
2.2.2星座任务分析50
2.2.3特殊轨道在星座的应用54
第3章星座设计约束条件58
3.1一般星座设计约束条件58
3.2北斗卫星导航系统星座特有约束条件60
3.2.1北斗卫星导航系统的发展战略61
3.2.2北斗双星定位星座设计约束条件63
3.2.3北斗区域导航星座设计约束条件64
3.2.4北斗全球导航星座设计约束条件66
3.3结论73
第4章卫星导航原理与星座性能评价指标74
4.1卫星导航原理74
4.1.1参考坐标系74
4.1.2时间系统76
4.1.3利用到达时间进行定位的原理83
4.1.4卫星导航定位方式84
4.1.5卫星导航定位基本方程85
4.1.6导航定位精度因子的定义与计算88
4.2一般星座性能评价指标92
4.3北斗卫星导航系统星座性能评价指标95
4.3.1覆盖性96
4.3.2导航定位精度因子98
4.3.3精度因子可用性100
4.3.4导航星座值101
4.3.5卫星无线电定位服务覆盖区102
4.3.6短报文覆盖区102
4.3.7功率增强覆盖区103
4.3.8北斗精度增强覆盖区104
4.3.9星间链路对构型配置的要求104
4.4结论106
第5章北斗双星定位星座设计与实现107
5.1双星定位系统的需求与约束107
5.2双星定位原理与实现108
5.2.1双星定位原理108
5.2.2双星定位系统工作过程111
5.3双星定位系统的组成与功能112
5.3.1系统组成112
5.3.2系统技术指标113
5.3.3系统功能114
5.4双星定位系统的特点115
5.5双星定位系统的应用116
5.6双星定位星座轨道控制117
5.6.1北斗一号卫星的共位运行控制117
5.6.2北斗一号卫星离轨控制123
5.7结论125
第6章北斗区域导航星座设计与实现127
6.1区域导航星座任务分析127
6.1.1用户需求127
6.1.2对星座设计的约束128
6.2区域导航星座建模与仿真130
6.2.1区域导航星座设计模型130
6.2.2区域导航系统星座多方案比较仿真132
6.2.3区域导航星座设计小结141
6.3区域导航星座组网与维护策略141
6.3.1区域导航星座部署策略141
6.3.2区域导航星座卫星发射窗口设计146
6.3.3区域导航星座维护策略151
6.4区域导航星座设计结果与评估164
6.4.1区域导航星座设计结果164
6.4.2区域导航星座性能评估166
6.5区域导航星座备份策略173
6.5.1星座冗余特性分析173
6.5.2星座备份策略178
6.5.3星座备份卫星轨道选择179
6.6结论194
第7章北斗全球导航星座设计与实现196
7.1全球导航星座任务分析196
7.1.1星座设计的基本约束196
7.1.2星座设计的基本思路200
7.2全球导航星座建模与仿真201
7.2.1全球基本星座设计201
7.2.2区域增强星座设计209
7.2.3星座设计小结211
7.3全球导航星座部署与维护策略211
7.3.1全球导航星座部署策略211
7.3.2全球导航星座构型保持216
7.4全球导航星座设计结果与评估226
7.4.1全球导航星座设计结果226
7.4.2全球导航星座性能评估227
7.5全球导航星座备份与重构策略235
viii北斗卫星导航系统星座设计与实现
7.5.1星座冗余性分析235
7.5.2星座构型重构控制方法241
7.5.3星座构型备份策略设计246
7.6结论250
第8章北斗IGSO和MEO卫星离轨原则与策略251
8.1国际规则与临近卫星分布251
8.1.1离轨国际规则251
8.1.2IGSO使用情况及卫星离轨研究现状253
8.1.3GNSS现状及MEO卫星离轨处置研究257
8.2IGSO和MEO弃置轨道稳定性影响分析259
8.2.1理论基础259
8.2.2IGSO卫星弃置轨道稳定性影响要素分析259
8.2.3MEO卫星弃置轨道稳定性影响分析261
8.2.4IGSO卫星不离轨的风险分析263
8.2.5MEO卫星不离轨的风险分析265
8.2.6小结274
8.3IGSO卫星离轨原则与策略研究274
8.3.1IGSO卫星离轨处置原则274
8.3.2北斗IGSO卫星离轨参数研究274
8.3.3北斗IGSO卫星离轨参数符合性评价278
8.4MEO卫星离轨原则与策略279
8.4.1MEO卫星离轨处置原则279
8.4.2北斗MEO卫星离轨参数研究279
8.4.3北斗MEO卫星离轨参数符合性评价283
8.5结论283
第9章未来发展与展望285
9.1卫星导航系统的发展285
9.2卫星导航星座相关的技术发展288
9.3星座设计的研究方向291
参考文献293