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IRNSS简介一、IRNSS简介印度区域导航卫星系统(IRNSS)，由印度空间研究组织(ISRO)组织实施，它是一个独立的区域导航系统。IRNSS于2016年中完成组网并正式服役，是最近加入全球GNSS系统大家庭的又一新成员。其服务覆盖东经30°-150°、南纬65°-北纬65°的区域，其中印度境内及印度洋范围为系统主要服务区，我国境内大部分地区及南海、东南亚各国、澳洲西部、非洲东部、东欧等范围为系统次要服务区。二、IRNSS系统组成（一）星座设计IRNSS系统空间段由7颗卫星组成其中有3颗地球静止轨道卫星（GEO），4颗地球同步轨道卫星（GSO）。3颗GEO卫星分别定点于东经34°、83°和132°，4颗GSO卫星处于两个轨道面上，星下点轨迹形成两个“8”字形，交点地理经度分别为东经55°和111°，卫星轨道高度36000km。IRNSS星座在ECEF坐标系中的星下点轨迹如图所示。图1印度IRNSS系统星座组成图为了便于控制状态和批量研制，7颗IRNSS卫星状态一致。IRNSS卫星平台的主要技术参数为卫星起飞重量1425kg，卫星干重641kg，其中有效载荷重量110kg；空间体积为1.58m×1.50m×1.50m；配备两个太阳帆板，输出功率1660W，一组90Ah锂离子蓄电池，有效载荷功率为900W；一台440N远地点发动机（轨道控制），12个22N推力器（姿态控制）；三轴稳定零动量系统，利用太阳敏感器、星敏感器及陀螺确定卫星方向，利用反作用轮、磁力矩器及推进系统推力器作为姿态控制的执行机构；设计寿命10年。（二）信号体制IRNSS的导航原理与美国GPS类似，用户至少接收来自4个卫星信号进行定位。IRNSS卫星的信号参数如下表所示。IRNSS系统信号采用3个工作频段：C波段、S波段和L波段。其中，C波段主要用于测控，S波段和L波段主要为用户提供导航定位服务。标准定位服务和精密定位服务信息调制在S波段和L波段的L5上。政府授权用户服务信息只调制在L5频率上。S波段的导航信号由星上的相控阵天线发射，确保覆盖区域和信号。（三）导航电文IRNSS的导航电文由帧、子帧组成，其中一个帧包含4个子帧，每个子帧的长度为292b，经过FEC编码后的长度为584b，加上16b的同步头，每个编码后的子帧长度为600b，一个主帧的长度为2400b，按照50b/s的符号速率传输，传输一个主帧所需要的时间为48s。4个子帧中，第1、2子帧为固定格式，用于传输历书和钟差参数，第3、4子帧为信息格式。IRNSS系统帧结构如图所示。图2IRNSS系统帧结构（四）地面控制系统IRNSS系统地面控制段负责维护和运行空间星座，印度区域导航卫星系统地面控制段组成及信息流如图所示。图3IRNSS地面系统体系结构主控中心MCC由航天器控制中心SCC和导航信息控制中心INC组成，是地面控制段的核心，负责计算并预估导航卫星的轨道位置，计算系统完好性，修正空间电离层和星载原子钟偏差，运行导航系统软件。位于卡玛塔克邦哈桑的飞行控制署负责控制导航卫星的轨道和姿态，完成卫星的轨道位置保持和相位保持。16个测距和完好性监测站（IRIMS）以无线电双向测距为主、激光测距为辅，追踪和估计卫星的轨道，监控星座的完好性，并把所处理的信息传递给主控站。16个系统测距和完好性监测站中，大部分监测站位于印度境内的机场内，并与GAGAN系统监测站共用，监控星座的完好性，并把所处理的信息传递给主控站。利用区域增强技术，印度区域导航卫星系统能够获得更高的定位精度。卫星遥测遥控及导航信息上行注入站IRTTC负责监控卫星的健康状态，接收卫星遥测信号同时上行遥控命令，同时上行注入轨道参数、钟差、电离层及对流层修正系数等导航电文信息。印度导航中心地面钟房的铯原子钟组和氢原子钟组联合生成印度区域导航卫星系统时间（IRNWT）。（五）用户端用户段接收机包括单频和双频接收机两种。单频接收机使用L5或S频段，利用导航电文给出的电离层修正系数提高定位精度；双频接收机同时使用L5及S频段，利用实时修正电离层对导航信号的延时而获得更高的定位精度。单频接收机和双频接收机既能接收SPS（专用定位系统）信号，也能接收RS（限制/授权服务）信号。所有接收机除接收IRNSS信号外，也可以接收空间其他GNSS的信号，并且接收机都能够对空间卫星进行连续的跟踪，接收机的最小值为G/T为-27dB/K。（六）时空基准在导航系统时空基准方面，IRNSS系统采用IRNSST作为其时间基准，IRNSST的起始时间为1999年8月22日00:00:00，IRNSST早于UTC时13s，因此IRNSS系统在与其他GNSS系统进行联合解算时需考虑时间上的统一。IRNSS系统采用WGS-84坐标系作为其空间基准，方便与GPS系统展开联合应用。三、IRNSS发展从印度卫星导航系统发展战略来看，印度卫星导航系统的建设和发展仿效欧盟的思路，先建设增强系统，为自主导航系统建设积累技术技术和经验，然后发展自主的卫星导航系统，因IRNSS系统的建设是在美国GPS系统的区域增强系统GAGAN的基础上建设的。2006年5月，印度正式批准了在GAGAN基础上发展“印度区域导航卫星系统”（IRNSS）项目。2013年7月1日，印度的第一颗IＲNSS系统卫星IRNSS－1A发射成功，该卫星是一颗IGSO卫星，实际倾角27．1°，升交点位置为东经55°，设计寿命10年。2014年4月4日和10月16日又接连发射了IRNSS-1B和IRNSS-1C卫星。2016年4月28日最后一颗IRNSS-1G卫星的成功发射，整个系统组网成功，开始正式服役。四、IRNSS功能与特点（一）业务能力IRNSS系统提供的业务包括：①为陆地、航空和海洋用户导航；②灾害管理；③陆地车辆追踪和海洋船队管理；④协同移动通信；⑤精密授时；⑥地图和大地测量数据记录；⑦陆地导航信息援助；⑧车辆语音、可视导航。（二）定位精度印度区域卫星导航系统IRNSS系统的定位精度在印度洋区域优于20m，在印度本土及邻近国家定位精度优于10m，也比GPS民用单频接收机15m定位精度在高很多[8]。系统采用局域增强后，能够进一步提高用户定位精度。（三）系统特点IRNSS系统可以向其主要服务区内用户提供基本的独立导航定位服务；IRNSS系统作为区域性卫星导航系统，使用大量GEO卫星组网，无法向非核心服务区的用户提供较好导航星座结构；当与其他导航系统联合使用时，IRNSS系统增加了用户的可用卫星数量，有效提升了GNSS系统的定位精度。I