顾及电离层梯度监测的JPALS阵列接收机设计
收稿日期: 2024-08-19
修回日期: 2024-10-31
录用日期: 2024-11-18
网络出版日期: 2024-12-05
基金资助
国家自然科学基金(62373117)
JPALS reference receivers topology design for ionospheric gradient monitoring
Received date: 2024-08-19
Revised date: 2024-10-31
Accepted date: 2024-11-18
Online published: 2024-12-05
Supported by
National Natural Science Foundation of China(62373117)
电离层梯度是北斗卫星导航联合精密进近着舰系统（JPALS）在空间大气层所需监测的主要风险源，利用母舰多重短基线参考接收机的载波相位观测量可有效监测电离层梯度，而参考接收机阵列构型决定了电离层梯度监测的灵敏度。由于母舰复杂姿态变化以及整周模糊度固定错误的双重制约，导致传统平面型参考接收机阵列的监测灵敏度降低。为此，提出一种空间型参考接收机阵列设计方法，通过构建表征电离层梯度监测盲区的代价函数，优化参考接收机阵列构型以缩小监测盲区，从而提升精密进近阶段电离层梯度监测的灵敏度。同时，针对母舰的适装需求，提出约束姿态变化的次优空间型参考接收机阵列，以提高参考接收机布设的灵活性。仿真结果表明，在整周模糊度固定正确条件下，正四面体构型的监测灵敏度可免疫母舰姿态变化的影响。此外，相比于传统平面正方形构型，所设计的次优空间构型的监测盲区最大可减小39.32%。
徐鑫 , 李亮 , 李家祥 , 蒋家昌 , 危亦林 . 顾及电离层梯度监测的JPALS阵列接收机设计[J]. 航空学报, 2025 , 46(8) : 331075 -331075 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2024.31075
Ionospheric gradient is the major risk source to be monitored at the atmospheric segment for the Joint Precision Approach and Landing System （JPALS） of the BeiDou navigation satellite system （BDS）. The phase observations collected from multiple short-baseline reference receivers installed on the aircraft carrier are always leveraged to monitor the ionospheric gradient. The topologies of reference receivers determine the sensitivity of ionospheric gradient monitoring. The limitations due to the carrier’s moving deck and the incorrect ambiguity fixing， the ionospheric gradient monitoring sensitivity based on the traditional planar topologies is inevitably reduced. In this paper， a design method of spatial reference receivers’topologies is proposed. A cost function representing the dead-zone of ionospheric gradient monitoring is constructed to adjust the topologies of reference receivers and to reduce the monitoring dead-zone， thereby improving the sensitivity of ionospheric gradient monitoring during the precise approach phase. Additionally， a suboptimal spatial topology of reference receivers， considering the constraints of attitude changes， is proposed to meet the installation requirements of the carrier. Simulation results show that the monitoring sensitivity of the proposed regular tetrahedron topology can be immune to attitude changes when the ambiguity is correctly fixed. Furthermore， when compared with the traditional planar square topology， the designed suboptimal spatial topologies can reduce the monitoring dead-zone by 39.32%.
Key words： BDS JPALS; integrity; ionospheric gradient; monitoring sensitivity; spatial topology
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