单颗 LEO 卫星 Doppler 定位几何性能分析
信号处理
2026-03-23 v1
摘要
低轨道 (LEO) 卫星日益受到用作定位、导航和定时 (PNT) 应用信号源的关注。然而，尽管大多数现有研究聚焦于多卫星 LEO 星座，但单颗 LEO 卫星所能实现的基本定位性能仍被严格探索得不够充分。本文通过理论分析 Dilution of Precision (DOP) 以及大量数值仿真，分析了单颗卫星 Doppler 定位的几何特征和定位性能。结果揭示了强烈的方向性误差行为，横向跟踪方向误差严重，但沿卫星轨迹方向误差显著较小，反映了单颗卫星 LEO 定位固有的几何局限。虽然这些特征在卫星 PNT 任务的早期阶段已被识别，但本工作提供了深入的分析，揭示了使用单颗卫星实现 LEO 基于 Doppler 定位的根本限制和特征，表明在当今时代仅用一颗卫星即可实现 LEO 定位。因此，本文的结果不仅为观测几何在 Doppler 导航中的作用提供了宝贵见解，也为未来小型或单颗卫星 LEO 星座在战略应用中的几何配置优化提供了指导。
引用
@article{arxiv.2603.19499,
title = {Geometric Performance Analysis of Doppler-Based Positioning with a Single LEO Satellite},
author = {Qi Liu and Marc Fernandez-Temprado and Antoni Reus-Bergas and Gonzalo Seco-Granados and Jose A. Lopez-Salcedo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19499},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 12 figures, submitted to Satellite Navigation