خلاصه
تا اوت 2016، 5 ماهواره نسل جدید BeiDou (BeiDou-3) با موفقیت به فضا پرتاب شدند. مشاهدات تعداد بسیار محدودی از 9 ایستگاه خدمات نظارت و ارزیابی بین المللی GNSS (سیستم ناوبری ماهواره ای جهانی) (iGMAS) و 52 ایستگاه آزمایشی Multi-GNSS (MGEX) از 16 جولای تا 14 آگوست 2016 برای تعیین مدارهای BeiDou پردازش می شود. ماهواره های -3 و BeiDou-2 به ترتیب. اعتبار سنجی داخلی و محدوده لیزری ماهواره ای (SLR) برای اعتبارسنجی مدار انجام می شود. BeiDou-3 MEO (مدار متوسط زمین) (C33 و C34) دارای مقادیر ریشه میانگین مربع (RMS) بزرگتر از BeiDou-3 IGSO (C31 و C32) هستند، در حالی که ماهواره های BeiDou-2 MEO دارای مقادیر RMS کوچکتر از BeiDou-2 هستند. ماهواره های IGSO علاوه بر این، ماهوارههای BeiDou-3 IGSO و BeiDou-2 دارای مقادیر RMS در سطوح یکسان هستند. در حالی که ماهواره های BeiDou-3 MEO دارای مقادیر RMS بزرگتر از ماهواره های BeiDou-2 MEO هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر در مولفه شعاعی و تقریباً 25 سانتیمتر در مؤلفه طولی برای ماهوارههای BeiDou-3 IGSO است. برای ماهوارههای BeiDou-3 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 40 سانتیمتر در مولفه شعاعی و تقریباً 60 سانتیمتر در مؤلفه طولی است. اعتبارسنجی SLR گزارش می دهد که مولفه شعاعی مدار می تواند به دقت در سطح 1 دسی متر و 4 دسی متر برای BeiDou-3 IGSO و MEO برسد. باقیمانده های RMS تقریباً 40 سانتی متر در مولفه شعاعی و تقریباً 60 سانتی متر در مولفه طولی هستند. اعتبارسنجی SLR گزارش می دهد که مولفه شعاعی مدار می تواند به دقت در سطح 1 دسی متر و 4 دسی متر برای BeiDou-3 IGSO و MEO برسد. باقیمانده های RMS تقریباً 40 سانتی متر در مولفه شعاعی و تقریباً 60 سانتی متر در مولفه طولی هستند. اعتبارسنجی SLR گزارش می دهد که مولفه شعاعی مدار می تواند به دقت در سطح 1 دسی متر و 4 دسی متر برای BeiDou-3 IGSO و MEO برسد.
کلید واژه ها:
BeiDou ; تعیین دقیق مدار ؛ مقایسه همپوشانی ; برد لیزر ماهواره ای
1. معرفی
چین در حال ساخت سیستم ماهواره ای ناوبری BeiDou (BDS) است، که یک صورت فلکی مهم است که به سیستم جهانی ناوبری ماهواره ای (GNSS) و جامعه ژئودزی کمک می کند [ 1]]. استقرار BDS به دو مرحله تقسیم می شود: سیستم منطقه ای و سیستم جهانی. پس از تکمیل اولین مرحله استقرار، که شامل مجموعه ای متشکل از پنج ماهواره در مدار زمین ثابت (GEO)، پنج ماهواره در مدار زمین سنکرون شیبدار (IGSO) و چهار ماهواره در مدار متوسط زمین (MEO) بود، BDS به طور رسمی موقعیت یابی غیرفعال مداوم را ارائه کرده است. خدمات ناوبری و زمانبندی برای منطقه آسیا و اقیانوسیه از 27 دسامبر 2012. در تاریخ 10 فوریه 2015، طبق اخبار وزارت حمل و نقل، در جلسه 94 کمیته ایمنی دریایی IMO (سازمان بین المللی دریانوردی)، ایمنی ناوبری بخشنامه سامانه ناوبری ماهواره ای BeiDou رسما تایید شد. تا آگوست 2016، 14 ماهواره BeiDou-2 در حال فعالیت هستند: پنج ماهواره GEO، شش ماهواره IGSO، و سه ماهواره MEO. در 30 مارس 2015، اولین ماهواره ناوبری نسل جدید چین (BeiDou-3) با موفقیت پرتاب شد، که نشان دهنده آغاز گسترش BDS از پوشش منطقه ای به سراسر جهان بود. تا آگوست 2016، پنج ماهواره BeiDou-3، که هر کدام دارای یک سیستم سیگنال ناوبری جدید، پیوندهای بین ماهواره ای و سایر ویژگی های آزمایشی هستند، به فضا پرتاب شدند که سیستم ناوبری ماهواره ای را به تکمیل نزدیکتر می کند. چهار ماهواره BeiDou-3 اکنون در حال بهره برداری هستند. وضعیت سیستم ماهواره ای ناوبری BeiDou (به روز شده در اوت 2016) در خلاصه شده است که هر کدام دارای یک سیستم سیگنال ناوبری جدید، لینک های بین ماهواره ای و سایر ویژگی های آزمایشی هستند، راه اندازی شده اند که سیستم ناوبری ماهواره ای را به اتمام نزدیک می کند. چهار ماهواره BeiDou-3 اکنون در حال بهره برداری هستند. وضعیت سیستم ماهواره ای ناوبری BeiDou (به روز شده در اوت 2016) در خلاصه شده است که هر کدام دارای یک سیستم سیگنال ناوبری جدید، لینک های بین ماهواره ای و سایر ویژگی های آزمایشی هستند، راه اندازی شده اند که سیستم ناوبری ماهواره ای را به اتمام نزدیک می کند. چهار ماهواره BeiDou-3 اکنون در حال بهره برداری هستند. وضعیت سیستم ماهواره ای ناوبری BeiDou (به روز شده در اوت 2016) در خلاصه شده استجدول 1 [ 2 ].
با افزایش الزامات کیفیت برای کاربردهای غیر نظامی و علمی مبتنی بر BDS جهانی در حال ظهور [ 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 ]، دستیابی به یک تعیین مدار دقیق (POD) برای صورت فلکی جهانی BDS تبدیل به یکی از چالش برانگیزترین مسائل برای جامعه سیستم جهانی ناوبری ماهواره ای (GNSS). مطالعات متعددی بر روی POD ماهواره های BeiDou-2 انجام شده است. Ge و همکاران [ 12] نتایج خود را از POD ماهواره های BeiDou-2 با استفاده از قوس سه روزه و 9 پارامتر فشار تابش خورشیدی (SRP) مدل تجربی CODE مدار (ECOM) با یک شبکه ردیابی منطقه ای ارائه کردند. مقایسه همپوشانی مدار سه بعدی GEO و IGSO به ترتیب 3.3 متر و 0.5 متر در ریشه میانگین مربع (RMS) است. مونتنبروک و همکاران [ 13 ] ارزیابی اولیه مدار و ساعت سیستم ماهواره ای ناوبری BDS منطقه ای را گزارش کرد و مقایسه همپوشانی مداری 3 بعدی 1-20 متر در RMS است. اشتایگنبرگر و همکاران [ 14] چندین راه حل برای پارامترهای ECOM برای ماهواره های BeiDou غیر GEO نشان داد و تنها یک پارامتر ECOM SRP در جهت خورشید برای ماهواره های BeiDou GEO تخمین زده شد. ثبات مداری در سطح 1-2 دسی متری برای ماهواره های IGSO و در سطح چند دسی متری برای ماهواره های GEO بود. ژائو و همکاران [ 15 ] یک شتاب ثابت اضافی در جهت امتداد برای جبران نارسایی مدل ECOM برای ماهواره های GEO معرفی کرد و از مدل پنج پارامتری ECOM SRP استفاده شد. دقت مقایسه همپوشانی مدار سه بعدی تقریباً 1.8 متر برای GEO و 0.3 متر برای ماهواره های IGSO و MEO بود. بقایای برد لیزر ماهواره ای (SLR) تقریباً 0.7 متر برای GEO C01 و 0.1 متر برای IGSO C08 بود. لو و همکاران [ 16] در مطالعه خود شتاب ثابت اضافی را در جهت امتداد برای ماهواره های GEO و مدل پنج پارامتری ECOM SRP برای ماهواره های غیر GEO درگیر کردند. دقت مقایسه همپوشانی مداری برای ماهواره های MEO/IGSO و GEO در RMS به ترتیب حدود 20 سانتی متر و چندین متر بود. باقیماندههای SLR برای ماهوارههای MEO/IGSO بهتر از 10 سانتیمتر و برای ماهوارههای GEO از چند دسیمتر بودند.
مدارهای دقیق یک نیاز اساسی برای گسترش کاربرد علمی جهانی برای سیستم جهانی BDS است، اما در تعیین دقیق مدار ماهوارههای BeiDou-3 مشکلات و محدودیتهایی وجود دارد. در مقایسه با ماهواره های BeiDou-2، ایستگاه های ردیابی کمتر و بدتری وجود دارد. در همین حال، مدل دینامیکی بهینه برای POD ماهواره BeiDou-3، به ویژه مدل SRP، باید بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد. در این مطالعه، هدف ما تعیین دقیق مدار ماهوارههای BeiDou-3 بر اساس یک شبکه ردیابی است که توسط سرویس نظارت و ارزیابی بینالمللی GNSS (iGMAS) در چین اداره میشود و دقت قابلدستیابی را بررسی میکنیم. این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است: در بخش 2 ، مجموعه داده های ماهواره های BeiDou-3 معرفی شده است. در بخش 3روشها و استراتژیها برای POD ماهوارهای BeiDou-3 شرح داده میشوند و یک آزمایش POD انجام میشود. نتایج مقایسه همپوشانی مدار و اعتبارسنجی SLR در بخش 4 ارائه شده است . در نهایت، برخی از نتایج و بحث در بخش 5 ارائه شده است .
2. جمع آوری داده ها برای POD ماهواره های BeiDou-3
ماهواره های BeiDou-3 سیستم مدولاسیون انتقال سیگنال ناوبری را در مرحله استقرار 1 حفظ می کنند (یعنی 1561.098 مگاهرتز (B1)، 1207.140 مگاهرتز (B2) و 1268.520 مگاهرتز (B3)). علاوه بر این، ماهوارههای BeiDou-3 شامل انتقال سیگنال غیرنظامی BeiDou B1 از 1561.098 مگاهرتز به فرکانس متمرکز در 1575.42 مگاهرتز، که مشابه سیگنالهای شهری GPS L1 و Galileo E1 است، و تبدیل آن از یک کلید تغییر فاز مربعی است. QPSK) مدولاسیون به یک مدولاسیون حامل افست باینری چندگانه (MBOC) شبیه به GPS L1C آینده و E1 گالیله [ 17]]. دو فرکانس B2 (1176.45 (B2a) و 1207.14 (B2b)) و دو فرکانس B3 (1278.75 (B3c) و 1268.52 (B3c)) کاندیدای مهاجرت سیگنالهای غیرنظامی BeiDou B2 و B3 خواهند بود. از آنجایی که سیگنالهای جدید ماهوارههای BeiDou-3 در مرحله آزمایش داخلی باقی میمانند، مشاهدات فرکانسهای قدیمی B1، B2 و B3 برای POD ماهواره BeiDou-3 در این مطالعه انتخاب شدند.
چین در حال توسعه سرویس نظارت و ارزیابی بینالمللی GNSS (iGMAS) برای نظارت بر ماهوارههای BeiDou این کشور و سایر ماهوارههای ناوبری جهانی است تا از محصولات مداری دقیق سیستمها به منظور بهبود در دسترس بودن، قابلیت اطمینان، دقت و صحت سیگنال اطمینان حاصل کند. iGMAS متشکل از سه مرکز داده عملیاتی (DCs)، 12 مرکز تحلیل (ACs)، 18 ایستگاه ردیابی (هشت ایستگاه داخلی، هشت ایستگاه خارج از کشور، یک در قطب شمال و یک در قطب جنوب)، یک مرکز نظارت و تجزیه و تحلیل، یک مرکز مرکز کنترل و مدیریت عملیات، و یک هماهنگ کننده مرکز تحلیل. این سه DC در دانشگاه ووهان، دانشگاه ملی فناوری دفاعی و مرکز ملی خدمات زمان قرار دارند. دوازده AC در موسسه ژئودزی و ژئوفیزیک (IGG)، دانشگاه ووهان (WHU) واقع شده اند. رصدخانه نجومی شانگهای (SHA)، مرکز کنترل ماهواره شیان (XSC)، دانشگاه چانگان (CHD)، مرکز تحقیقات فناوری انتقال اطلاعات و رله اطلاعات فضایی پکن (TAC)، آکادمی نقشه برداری و نقشه برداری چین (CGS)، PLA دانشگاه مهندسی اطلاعات (LSN)، موسسه تحقیقات نقشه برداری و نقشه برداری شیان (XRS)، دانشگاه معدن و فناوری چین (CUM)، مرکز کنترل هوافضای پکن (BAC) و مرکز خدمات زمان ملی (NTS). مرکز نظارت و تجزیه و تحلیل در موسسه تحقیقات نقشه برداری و نقشه برداری شیان واقع شده است. مرکز کنترل و مدیریت عملیات و هماهنگ کننده مرکز تحلیل در پکن قرار دارند. یک شبکه ردیابی مداوم برای BeiDou و سایر ماهواره های GNSS برای کاربردهای علمی و مهندسی توسط iGMAS مستقر شده است. تا آگوست 2016، 9 ایستگاه iGMAS وجود دارد که می تواند ماهواره های BeiDou-3 را ردیابی کند که هر کدام دارای رصدهای B1 و B3 هستند. آزمایش Multi-GNSS (MGEX) توسط سرویس بینالمللی GNSS (IGS) برای ردیابی، دستهبندی و تجزیه و تحلیل همه سیگنالهای GNSS موجود، که شامل سیگنالهای سیستم ماهوارهای BeiDou، Galileo، Quasi-Zenith Satellite (QZSS)، ناوبری با سیستمهای صورت فلکی هند/IRNSS (NAVIC)، ماهوارههای GPS و GLONASS مدرنسازی شده و هر سیستم تقویت فضایی (SBAS) مورد علاقه. تنها چهار ایستگاه MGEX به نامهای roap، stj3، tlsg و yel2 وجود دارد که میتوانند ماهوارههای BeiDou-3 را ردیابی کنند، اگرچه هر کدام در حال حاضر فقط مشاهدات B1 دارند. در این مطالعه، 9 ایستگاه iGMAS (ر.ک. آزمایش Multi-GNSS (MGEX) توسط سرویس بینالمللی GNSS (IGS) برای ردیابی، دستهبندی و تجزیه و تحلیل همه سیگنالهای GNSS موجود، که شامل سیگنالهای سیستم ماهوارهای BeiDou، Galileo، Quasi-Zenith Satellite (QZSS)، ناوبری با سیستمهای صورت فلکی هند/IRNSS (NAVIC)، ماهوارههای GPS و GLONASS مدرنسازی شده و هر سیستم تقویت فضایی (SBAS) مورد علاقه. تنها چهار ایستگاه MGEX به نامهای roap، stj3، tlsg و yel2 وجود دارد که میتوانند ماهوارههای BeiDou-3 را ردیابی کنند، اگرچه هر کدام در حال حاضر فقط مشاهدات B1 دارند. در این مطالعه، 9 ایستگاه iGMAS (ر.ک. آزمایش Multi-GNSS (MGEX) توسط سرویس بینالمللی GNSS (IGS) برای ردیابی، دستهبندی و تجزیه و تحلیل همه سیگنالهای GNSS موجود، که شامل سیگنالهای سیستم ماهوارهای BeiDou، Galileo، Quasi-Zenith Satellite (QZSS)، ناوبری با سیستمهای صورت فلکی هند/IRNSS (NAVIC)، ماهوارههای GPS و GLONASS مدرنسازی شده و هر سیستم تقویت فضایی (SBAS) مورد علاقه. تنها چهار ایستگاه MGEX به نامهای roap، stj3، tlsg و yel2 وجود دارد که میتوانند ماهوارههای BeiDou-3 را ردیابی کنند، اگرچه هر کدام در حال حاضر فقط مشاهدات B1 دارند. در این مطالعه، 9 ایستگاه iGMAS (ر.ک. و هر سیستم تقویت فضایی (SBAS) مورد علاقه. تنها چهار ایستگاه MGEX به نامهای roap، stj3، tlsg و yel2 وجود دارد که میتوانند ماهوارههای BeiDou-3 را ردیابی کنند، اگرچه هر کدام در حال حاضر فقط مشاهدات B1 دارند. در این مطالعه، 9 ایستگاه iGMAS (ر.ک. و هر سیستم تقویت فضایی (SBAS) مورد علاقه. تنها چهار ایستگاه MGEX به نامهای roap، stj3، tlsg و yel2 وجود دارد که میتوانند ماهوارههای BeiDou-3 را ردیابی کنند، اگرچه هر کدام در حال حاضر فقط مشاهدات B1 دارند. در این مطالعه، 9 ایستگاه iGMAS (ر.ک.شکل 1 ) برای POD ماهواره BeiDou-3 انتخاب شد و اطلاعات ایستگاه در جدول 2 فهرست شده است . برای مقایسه، 52 ایستگاه MGEX (نگاه کنید به شکل 1 ) برای ماهواره های BeiDou-2 POD انتخاب شدند. دادههای مشاهده iGMAS و MGEX از 16 جولای تا 14 آگوست 2016 به ترتیب برای تعیین دقیق مدار ماهوارهای BeiDou-3 و BeiDou-2 پردازش شدند.
3. روش ها و استراتژی ها برای POD ماهواره ای BeiDou-3 و BeiDou-2
بسته نرم افزاری معمول توسعه یافته توسط مرکز تحلیل در موسسه ژئودزی و ژئوفیزیک، آکادمی علوم چین برای پردازش داده های ماهواره های BeiDou-3 و BeiDou-2 در این مطالعه استفاده شده است. یک روش دو مرحله ای در این مطالعه اتخاذ شده است. در مرحله اول، ایستگاههای POD ماهوارهای BeiDou-3 و BeiDou-2 در یک فرآیند GPS POD با استفاده از ترکیب خطی بدون یونوسفر (LC) مشاهدات فاز L1 و L2 با محصولات سریع IGS تجسم میشوند. سپس در مرحله دوم، مختصات دقیق نسبی ایستگاه (CRD)، پارامترهای چرخش زمین (ERPs) و تاخیرهای تروپوسفر اوج (ZTDs) که از فرآیند GPS POD به دست آمدند. بیشتر در فرآیند POD ماهوارهای BeiDou-3 و BeiDou-2 با استفاده از ترکیب خطی بدون یونوسفر (LC) فاز B1 و B3 و مشاهدات کد که با گذر زمان پخش آغاز میشوند، ثابت میشوند. در مرحله دوم، فقط پارامترهای مربوط به BeiDou-3 و BeiDou-2 (یعنی شش عنصر کپلرین و پنج پارامتر تابش خورشیدی (ثابت در جهت های D، Y-، و X و دوره ای در جهت X) ، و پارامترهای مداری شبه تصادفی تخمین زده می شوند). مقادیر مرکز فاز آنتن ماهوارهای BeiDou-3 (PCO) توسط بخش کنترل عملیات ارائه میشود و هیچ مقدار تغییر مرکز فاز (PCV) در دسترس نیست. تخمین PCO و PCV برای ماهواره های BDS IGSO و MEO توسط Dilssner و همکاران. [ شش عنصر کپلرین و پنج پارامتر تابش خورشیدی (ثابت در جهتهای D-، Y-، و X و دورهای در جهت X)، و پارامترهای مداری شبه تصادفی تخمین زده میشوند. مقادیر مرکز فاز آنتن ماهوارهای BeiDou-3 (PCO) توسط بخش کنترل عملیات ارائه میشود و هیچ مقدار تغییر مرکز فاز (PCV) در دسترس نیست. تخمین PCO و PCV برای ماهواره های BDS IGSO و MEO توسط Dilssner و همکاران. [ شش عنصر کپلرین و پنج پارامتر تابش خورشیدی (ثابت در جهتهای D-، Y-، و X و دورهای در جهت X)، و پارامترهای مداری شبه تصادفی تخمین زده میشوند. مقادیر مرکز فاز آنتن ماهوارهای BeiDou-3 (PCO) توسط بخش کنترل عملیات ارائه میشود و هیچ مقدار تغییر مرکز فاز (PCV) در دسترس نیست. تخمین PCO و PCV برای ماهواره های BDS IGSO و MEO توسط Dilssner و همکاران. [18 ] برای ماهواره های BeiDou-2 استفاده می شود. با این حال، PCO و PCV برای آنتن های زمینی در دسترس نیستند. جنبه های مهم استراتژی پردازش انتخاب شده در رابطه با مدل مشاهده و مدل نیرو در جدول 3 فهرست شده است [ 19 ، 20 ].
4. نتایج
مدارهای ماهواره ای BeiDou-3 و BeiDou-2 به دست آمده در این مطالعه از نظر سازگاری داخلی و اعتبار خارجی ارزیابی می شوند. برای سازگاری داخلی، مقایسههای همپوشانی انجام میشود. برای اعتبار سنجی خارجی، مشاهدات محدوده لیزری ماهواره ای (SLR) برای ارزیابی مستقل دقت مدارهای ماهواره BeiDou-3 استفاده می شود.
4.1. مقایسه همپوشانی
برای هر دو راه حل قوس سه روزه مجاور که یک روز جابجا شده اند، مدارهای همپوشانی 48 ساعته وجود دارد. آخرین روز مشاهده شده و روز اول وسط محلول مجاور در این مطالعه مقایسه شده است. شکل 2 الگوریتم مقایسه همپوشانی راه حل های مدار مجاور یک کمان سه روزه را نشان می دهد.
مقادیر میانگین روزانه ریشه میانگین مربع (RMS) همپوشانی 24 ساعته در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع برای هر ماهواره در جدول 4 و شکل 3 ، شکل 4 ، شکل 5 ، شکل 6 و شکل 7 نشان داده شده است.. مقادیر RMS برای مولفه طولی برای همه ماهوارههای BeiDou بزرگترین در بین سه مؤلفه است، در حالی که مؤلفه شعاعی کوچکترین مقادیر RMS را دارد. علاوه بر این، ماهوارههای BeiDou-3 MEO (C33 و C34) دارای مقادیر RMS بزرگتری نسبت به ماهوارههای BeiDou-3 IGSO (C31 و C32) هستند، در حالی که ماهوارههای BeiDou-2 MEO دارای مقادیر RMS کوچکتری نسبت به ماهوارههای IGSO BeiDou-2 هستند. علاوه بر این، ماهوارههای BeiDou-3 IGSO و BeiDou-2 IGSO دارای مقادیر RMS یکسان هستند، در حالی که ماهوارههای BeiDou-3 MEO دارای مقادیر RMS بزرگتری نسبت به ماهوارههای BeiDou-2 MEO هستند. علاوه بر این، ماهوارههای BEiDou-2 GEO مقادیر قابل توجهی RMS در بین تمام ماهوارههای BeiDou-2 تولید میکنند. ماهوارههای BeiDou-3 MEO از دقت POD پایینتری در مقایسه با ماهوارههای BeiDou-2 MEO برخوردار هستند، زیرا شبکه ردیابی موجود برای ماهوارههای BeiDou-3 MEO به خوبی در سراسر جهان توزیع نشده است. این نشان می دهد که شبکه ردیابی پوشش خوبی برای ماهواره های MEO جهانی ندارد، در حالی که ماهواره های منطقه ای IGSO نسبتاً بهتر مشاهده می شوند. علاوه بر این، باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 25 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد برای ماهوارههای BeiDou-3 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-3 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 40 سانتیمتر و 60 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 20 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-2 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 5 سانتیمتر و 15 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. در حالی که ماهواره های منطقه ای IGSO نسبتا بهتر مشاهده می شوند. علاوه بر این، باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 25 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد برای ماهوارههای BeiDou-3 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-3 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 40 سانتیمتر و 60 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 20 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-2 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 5 سانتیمتر و 15 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. در حالی که ماهواره های منطقه ای IGSO نسبتا بهتر مشاهده می شوند. علاوه بر این، باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 25 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد برای ماهوارههای BeiDou-3 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-3 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 40 سانتیمتر و 60 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 20 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-2 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 5 سانتیمتر و 15 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیمانده های RMS تقریباً 40 سانتی متر و 60 سانتی متر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 20 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-2 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 5 سانتیمتر و 15 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیمانده های RMS تقریباً 40 سانتی متر و 60 سانتی متر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند. باقیماندههای RMS تقریباً 10 سانتیمتر و 20 سانتیمتر در اجزای شعاعی و در امتداد ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. برای ماهوارههای BeiDou-2 MEO، باقیماندههای RMS تقریباً 5 سانتیمتر و 15 سانتیمتر در اجزای شعاعی و امتدادی هستند.
4.2. اعتبار سنجی SLR
SLR یک تکنیک قدرتمند و مستقل است که اعتبارسنجی مستقل مدارهای ماهواره را ممکن می سازد [ 21 ، 22 ]. تفاوت بین مقادیر مشاهدهشده SLR و فواصل محاسبهشده با استفاده از مدارهای ماهواره BeiDou و مختصات ایستگاه مرجع SLR میتواند برای شناسایی وجود سوگیریهای سیستماتیک یا خطاهای غیرمنتظره در مدارهای تخمینی ماهواره BeiDou استفاده شود.
تمام ماهوارههای BeiDou-3 و برخی از ماهوارههای BeiDou-2 توسط ایستگاههای ردیابی SLR سرویس بینالمللی فاصله لیزری (ILRS) نظارت میشوند. مشاهدات برد SLR را می توان از طریق خدمات پروتکل انتقال فایل (FTP) ارائه شده توسط ILRS در دسترس قرار داد. برای این مطالعه، آخرین مختصات ایستگاه SLR و خروج از مرکز سیستم از ILRS به دست آمد. انعکاس بازتاب دهنده ماهواره های BeiDou-3 توسط بخش کنترل عملیات ارائه شد و ماهواره های BeiDou-2 از ILRS به دست آمد. در طول دوره مطالعه به ترتیب 12، 29، 45، 10، 114، 36، 12،5 و 104 نقطه نرمال (NP) برای ماهواره های C31، C32، C33، C34، C01، C08، C10 و C11 موجود بود. . این NP ها از ایستگاه های Yarragadee، Monument Peak، Papeete، Changchun، Shanghai، Mount Stromlo، Herstmonceux و Matera بودند.شکل 7 ). مشاهدات SLR با استفاده از انعکاس بازتابنده اصلاح شد. میانگین و RMS باقیمانده های SLR روز میانی برای راه حل های مدار در جدول 5 خلاصه شده و در شکل 8 ، شکل 9 ، شکل 10 ، شکل 11 ، شکل 12 ، شکل 13 ، شکل 14 و شکل 15 نشان داده شده است . نتیجه به طور کلی با مقایسه همپوشانی در جهت شعاعی در تعیین مدار مطابقت دارد. مقادیر کلی RMS برای BeiDou-3 IGSO و MEO به ترتیب تقریباً 11 سانتی متر و 40 سانتی متر است. مقادیر کلی RMS برای BeiDou-2 IGSO و MEO به ترتیب تقریباً 10 سانتی متر و 6 سانتی متر است.جدول 5 نشان می دهد که میانگین افست برای BeiDou-3 IGSO و MEO به ترتیب 4- و 15 سانتی متر است. جدول 5 همچنین نشان می دهد که میانگین افست برای BeiDou-2 IGSO و MEO به ترتیب -4 سانتی متر و 3 سانتی متر است. بعلاوه، ماهوارههای BeiDou-3 MEO دارای مقادیر کلی RMS و میانگین افستهای کمی بزرگتر از ماهوارههای BeiDou-3 IGSO هستند، در حالی که ماهوارههای BeiDou-2 MEO دارای مقادیر کلی RMS و میانگین آفست کمی کمتر از ماهوارههای BeiDou-2 IGSO هستند. علاوه بر این، ماهوارههای BeiDou-2 GEO در مقایسه با سایر ماهوارههای BeiDou-2، RMS بیشتری از باقیماندههای SLR تولید میکنند.
5. نتیجه گیری و بحث
ما یک ماه مشاهدات را از تعداد بسیار محدودی از نه ایستگاه در شبکه ردیابی iGMAS برای تعیین دقیق مدار ماهوارههای BeiDou-3 پردازش کردیم. برای مقایسه، مشاهدات 52 ایستگاه MGEX برای تعیین دقیق مدار ماهوارههای BeiDou-2 پردازش شد. یک روش دو مرحله ای در بسته نرم افزاری معمولی که توسط مرکز تجزیه و تحلیل در موسسه ژئودزی و ژئوفیزیک، آکادمی علوم چین توسعه یافته است، پیاده سازی شد. سازگاری داخلی و اعتبارسنجی SLR انجام شد و مولفه شعاعی مدار میتواند به ترتیب به دقت در سطح 1 دسی متر و 4 دسی متر برای BeiDou-3 IGSO و MEO برسد. مولفه شعاعی مدار می تواند به ترتیب به دقت در سطح 1 دسی متر و 0.5 دسی متر برای BeiDou-2 IGSO و MEO برسد.
در حال حاضر، عملکرد تعیین مدار برای ماهوارههای BeiDou-3، بهویژه برای ماهوارههای جهانی BeiDou-3 MEO، نسبت به ماهوارههای BeiDou-2 و سایر صورتهای فلکی GNSS مانند GPS و GLONASS پایینتر است. این مشکل به عدم وجود یک شبکه ردیابی خوب توزیع شده در سراسر جهان برای ماهواره های BeiDou-3، به ویژه ماهواره های MEO نسبت داده شده است. تلاشهای بیشتر ممکن است شامل دو جنبه باشد: استقرار یک شبکه ردیابی جهانی بزرگتر برای ماهوارههای BeiDou-3 و مدلهای دینامیکی دقیقتر برای ماهوارههای BeiDou-3.
برای ماهواره های BeiDou-3، تعداد نسبتا کمی از ایستگاه های ردیابی زمینی مستقر شدند. با یک شبکه ردیابی جهانی بزرگتر و با توزیع مناسب تر، که می تواند پوشش بهتری برای همه ماهواره های BeiDou-3، به ویژه برای ماهواره های جهانی MEO فراهم کند، دقت POD ماهواره BeiDou-3 بهبود می یابد. در همین حال، ایستگاه های ردیابی زمینی بیشتر و محصولات مدار دقیق به طور قابل توجهی با مدل سازی SRP برای ماهواره های BeiDou-3 در آینده نزدیک مفید خواهند بود [ 23 ].
منابع
- یانگ، ی. پیشرفت، مشارکت و چالشهای سیستم ناوبری ماهوارهای قطبنما/BeiDou. Acta Geod. کارتوگر. گناه 2010 ، 39 ، 1-6. [ Google Scholar ]
- پروژه آزمایشی و آزمایشی Multi-GNSS (MGEX). در دسترس آنلاین: http://igs.Org/mgex/status-bds (در 17 اکتبر 2016 قابل دسترسی است).
- ژانگ، بی. Teunissen، PJ; Odijk, D. یک مفهوم جدید غیرمتمایز PPP-RTK. جی. ناویگ. 2011 ، 64 ، 180-191. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- ژانگ، بی. یوان، ی. Chai، Y. وضوح ابهام خط پایه بلندمدت GPS مبتنی بر QIF با کمک تأخیرهای جوی تعیین شده توسط PPP. جی. ناویگ. 2016 ، 69 ، 1-15. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- نینگ، ی. یوان، ی. چای، ی. Huang, Y. تجزیه و تحلیل سوگیری در ترکیبات چند مسیره جغرافیایی BeiDou. سنسورها 2016 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- ژانگ، اچ. یوان، ی. لی، دبلیو. لی، ی. Chai، Y. ارزیابی سه مدل تاخیر تروپوسفر (IGGtrop، EGNOS و UNB3m) بر اساس موقعیتیابی دقیق نقطه در منطقه چین. سنسورها 2016 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- چن، جی. هو، ایکس. تانگ، سی. ژو، اس. گوا، آر. پان، جی. لی، آر. Zhu، L. تعیین مدار و همگام سازی زمان برای ماهواره های نسل جدید BeiDou: نتایج اولیه . Science China Press: پکن، چین، 2016. (به زبان چینی) [ Google Scholar ]
- چن، ی. هو، ایکس. ژو، اس. آهنگ، X. هوانگ، ی. مائو، ی. هوانگ، سی. چانگ، ز. Wu, S. یک الگوریتم جدید تعیین مدار خودمختار مبتنی بر اندازهگیریهای محدوده بین ماهوارهای. علمی Sin-Phys. مکانیک. اختر. 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- مائو، ی. هو، ایکس. آهنگ، X. چن، ی. جیا، ایکس. Wu، X. تجزیه و تحلیل الگوریتم ناوبری مستقل ماهواره ای بر اساس پارامترهای پخش ناوبری. علمی Sin-Phys. مکانیک. اختر. 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- یانگ، دبلیو. گونگ، اچ. هو، ایکس. وی، اس. Guo, W. 2-GEO TWSTFT برای ایستگاه های زمینی BDS: فاصله اطمینان اختلاف ساعت واریانس آلن. علمی Sin-Phys. مکانیک. اختر. 2015 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- ژو، اس. هو، ایکس. لیو، ال. گوا، آر. زو، ال. چانگ، ز. تانگ، سی. گونگ، ایکس. لی، آر. Yu, Y. کاربردهای انتقال زمان و فرکانس ماهواره ای دو طرفه در سیستم ماهواره ناوبری BeiDou. علمی Sin-Phys. مکانیک. اختر. 2016 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- جی، م. ژانگ، اچ پی؛ جیا، XL; آهنگ، SL; Wickert, J. آنچه با صورت فلکی قطب نما فعلی قابل دستیابی است. GPS World 2012 ، 1 ، 29-34. [ Google Scholar ]
- مونتنبروک، او. هاوشیلد، ا. اشتایگنبرگر، پی. Hugentobler، U. تونیسن، پی. ناکامورا، اس. ارزیابی اولیه سیستم ماهواره ناوبری منطقهای قطبنما/BeiDou-2. راه حل GPS. 2013 ، 17 ، 211-222. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- اشتایگنبرگر، پی. Hugentobler، U. هاوشیلد، ا. Montenbruck، O. تجزیه و تحلیل مدار و ساعت ماهواره های جغرافیایی قطب نما و IGSO. جی. جئود. 2013 ، 87 ، 515-525. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- ژائو، کیو. گوا، جی. لی، ام. کو، ال. هو، ز. شی، سی. لیو، جی. نتایج اولیه تعیین دقیق مدار و ساعت برای سیستم ماهواره ای ناوبری قطب نما. جی. جئود. 2013 ، 87 ، 475-486. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- لو، ی. لیو، ی. شی، سی. یائو، ایکس. Zheng, F. تعیین مدار دقیق صورت فلکی BeiDou بر اساس شرط بندی و شبکه MGEX. علمی جمهوری 2014 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
- CNSS (سیستم ناوبری ماهواره ای قطب نما / BeiDou) / BDS (سیستم ناوبری BeiDou). در دسترس آنلاین: https://directory.Eoportal.Org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cnss (در 17 اکتبر 2016 قابل دسترسی است).
- دیلسنر، اف. اسپرینگر، تی. شونمان، ای. Enderle، W. برآورد اصلاحات مرکز فاز آنتن ماهواره برای BeiDou. در مجموعه مقالات کارگاه IGS 2014، پاسادنا، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 23 تا 27 ژوئن 2014.
- بیتلر، جی. جگی، ا. Hugentobler، U. مروارت، ال. مدلسازی مدار ماهوارهای کارآمد با استفاده از پارامترهای شبه تصادفی. جی. جئود. 2006 ، 80 ، 353-372. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- داچ، آر. Hugentobler، U. فریدز، پ. Meindl, M. Bernese GPS Software , Version 5.0; موسسه نجوم، دانشگاه برن: برن، سوئیس، 2007.
- مونتنبروک، او. اشتایگنبرگر، پی. اعتبارسنجی مدار ماهوارهای Kirchner، G. GNSS با استفاده از محدوده لیزری ماهوارهای. در مجموعه مقالات کارگاه ILRS 2013، فوجییوشیدا، ژاپن، 9 تا 14 اکتبر 2013.
- پرلمن، ام آر. دگنان، جی جی. Bosworth, JM خدمات بین المللی برد لیزر. Adv. Space Res. 2002 ، 30 ، 135-143. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
- تان، بی. یوان، ی. ژانگ، بی. Hsu، HZ; Ou, J. یک مدل فشار تابش خورشیدی تحلیلی جدید برای ماهوارههای beidou فعلی: IGGBSPM. علمی جمهوری 2016 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
شکل 1. ایستگاه های ردیابی در تعیین مدار دقیق و اعتبار سنجی محدوده لیزری ماهواره ای (SLR) برای ماهواره های BeiDou-2 و BeiDou-3. ایستگاه ها به ترتیب با ستاره های پنج پر قرمز، دایره های آبی و الماس های سبز برای ایستگاه های iGMAS، Multi-GNSS Experiment (MGEX) و SLR نشان داده می شوند.
شکل 2. مقایسه همپوشانی تعیین مدار BeiDou-3 و BeiDou-2.
شکل 3. مقایسه همپوشانی ماهواره BeiDou C31 در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع.
شکل 4. مقایسه همپوشانی ماهواره BeiDou C32 در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع.
شکل 5. مقایسه همپوشانی ماهواره BeiDou C33 در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع.
شکل 6. مقایسه همپوشانی ماهواره BeiDou C34 در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع.
شکل 7. مقایسه همپوشانی ماهواره BeiDou-2 در اجزای شعاعی، امتدادی و متقاطع.
شکل 8. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-3 C31.
شکل 9. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-3 C32.
شکل 10. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-3 C33.
شکل 11. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-3 C34.
شکل 12. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-2 C01.
شکل 13. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-2 C08.
شکل 14. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-2 C10.
شکل 15. اعتبارسنجی SLR برای ماهواره BeiDou-2 C11.
جدول 1. وضعیت سیستم ماهواره ناوبری BeiDou (از اوت 2016).
جدول 2. ایستگاه های ردیابی منتخب از سرویس نظارت و ارزیابی بین المللی GNSS (سیستم جهانی ناوبری ماهواره ای) (iGMAS).
جدول 3. خلاصه استراتژی تعیین مدار دقیق برای ماهواره های BeiDou-3. ERP ها، پارامترهای چرخش زمین؛ POD، تعیین دقیق مدار. PCO، مرکز فاز آنتن ماهواره؛ PCV، تغییرات مرکز فاز، ZTDs، تاخیرهای تروپوسفر اوج.
جدول 4. مقادیر میانگین روزانه ریشه میانگین مربع (RMS) مقایسه همپوشانی مداری 24 ساعته.
جدول 5. باقیمانده های SLR ماهواره های BeiDou-3.
© 2016 توسط نویسندگان؛ دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC-BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) توزیع شده است.
بدون نظر