临近空间浮空器的组网与导航定位方法.docx

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临近空间浮空器的组网与导航定位方法

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摘要：随着社会进步和科技发展，越来越多的高科技发明出现在我们的生活中，充实了我们的生活。比如今天我们要讲到的：近空间浮空器。近些年近空间浮空器开始快速发展，有很多地方也都有所应用，但在发展的同时，也出现了一些问题，也就是本文主要研究分析的近空间浮空器的空间分布问题，也就是近空间浮空器组网的导航定位问题。本篇文章将针对近空间浮空器和导航系统的相关知识，分析研究有关近空间浮空器的组网和导航定位方法。

关键词：近空间；浮空器；大气层；导航定位；方法

随着社会的进步，经济的增长，科学技术也越来越发达。很多高科技发明出现在我们的生活中。比如我们今天要讲到的：近空间浮空器。近空间浮空器近些年发展的越来越好，在很多地方都有所应用。但在其快速发展的同时，也有很多问题的出现，比如：近空间浮空器的空间分布问题，也就是导航定位的问题。本文将针对近空间浮空器的空间分布问题进行分析，研究出近空间浮空器的组网与导航定位的方法，并举出其仿真实验实例，力求满足导航定位服务。

一、有关近空间浮空器

1.1大气层

从物理和地理学上讲，大气层分为五层，分别是对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。对流层最接近海平面，其质量也很大，占据整个大气的四分之三它会根据纬度、气候等因素变化，此层中的风速、风向、压强、密度和温度等等因素都是经常变化的，我们熟知的风、雨、雷、电四大现象也是出现在这一层。平流层在对流层之上，大概位置是对流层顶端到海平面以上50km处之间都是平流层。其质量只有大气的四分之一，但平流层所发挥的作用是巨大的，因为平流层中几乎没有水汽凝结，更不存在风、雨、雷、电，它有的只是大气的水平方向流动，所以飞机一般在飞行过程中都会在平流层上层飞行，因为平流层是最为平稳的。然而，平流层也不是一直稳定，研究表明，夏季的平流层是很平静的，经度方向没有波动，到了冬季，平流层就会出现扰动环流了。中间层处于平流层顶端到海平面以上80km的位置，其质量仅有大气层的三千分之一，热层的高度大概在从80km到700千米之间来回变换，热层以上的便统一称为外层或者散逸层了。有时候大气层还会被工程划分，航空层，近空间层和空间层，而近空间层便是我们下文要说的了。

1.2近空间

前文提到了大气层，那么近空间是什么呢？近空间是按照工程划分大气层时，大气层20km到100km之间的流层成为近空间层，近空间层的位置通俗来说就是比飞机飞的位置高一点，比卫星的运行轨道低一些的位置，是一个非常特殊的位置，上下流层都已经被人类开发，唯独这一区域人类还未曾涉及。近空间层这一概念最先由美国人提出，它跨越了平流层、中间层和部分热层三部分。然而，经过人类了解，近空间层上的空气十分稀薄，空气动力和浮力也是比地面和其他流层小很多，所以在近空间层去有浮空器的存在绝对是对人类科技的一项巨大挑战。但与此同时，在近空间层释放浮空器也有很多好处，因为近空间层有平稳的的风场，太阳能效率高等等优势，但同样其臭氧、辐射等也对浮空器造成了很大程度的伤害。

1.2近空间浮空器

近空间浮空器，顾名思义，它是飞行在近空间层利用近空间层的一些有利的地方为人类执行任务的一种飞行器。实际上，近空间浮空器只是近空间飞行器中的一种，近空间飞行器总的来说分为两种：轻于空气的飞行器和重于空气的飞行器。不同种的飞行器所处的位置也有所不同，而轻于空气的飞行器便是本文要讲到的近空间浮空器。近空间浮空器通常飞行在平流层，比如：平流层飞艇、平流层高空气球、平流层半可控浮空器等等。而这些近空间浮空器也有一个共同的特点，它们都是无动力的飞行器，并且它们的成本低，飞行高度高，制作周期还短，灵活性也比其他飞行器强很多，它们也比其他飞行器更多为人类使用。

二、近空间浮空器的组网与导航定位方法的研究

2.1近空间浮空器导航定位技术原理

近空间浮空器的导航定位技术源于卫星的导航系统，并参考连接站和主控站进行控制，此时连接站负责接受伪卫星信号并且通过计算得出接收机位置进行定位。浮空器的导航设计主要分为空基平台、地面站控制平台、用户端三部分，然而，由于浮空站承载能力有限，所以想要在浮空站上安装钟表实现时间同步是根本不可能的，所以空基平台也就无须发出导航电文。那么要怎么实行导航定位呢？这时就要用地面站反向定位的方式。那么这又是一种什么方法呢？其实很简单，就是把所有步骤反过来就好了。首先先测量地面站与浮空器距离，这可以很好的了解到当时浮空器的定位和是否定轨。第二步可以在地面站设立原子钟。前文提到过想在浮空器中设立原子钟使达到时间一致是根本不可能的，所以我们可以反其道而行之，在地面站设立原子钟最后再传输到浮空器。

2.2近空间浮空器的组网与GDOP技术的分析

导航精