将 TLE 轨道参数映射至 GNSS 星历用于 LEO PNT 巨型星座轨道模拟与可见性分析

专用于定位应用的低地球轨道（LEO）卫星星座的出现，有望提升现有全球导航卫星系统（GNSS）的能力。然而，由于缺乏运行系统，需要通过模拟对潜在改进进行定性评估。本文介绍了一种方法，将大量可用于通信和地球观测的 LEO 星座的两行轨道根数（TLE）轨道参数转换为 GNSS 广泛使用的 RINEX 4 格式。主要目标是建立一个与全球定位系统（GPS）等 GNSS 系统所使用的轨道传播算法直接兼容的 LEO 星座轨道综合数据库。这种方法只需极少调整即可无缝集成到模拟工具中。虽然 TLE 参数针对 SGP4 传播模型进行了优化，并提醒不要用于需要精度的经典开普勒轨道传播场景，但获得的偏差在几十公里以内，表明这些表示对于模拟目的而言是现实的，正如 Spire LEMUR LEO 星座所证明的那样。作为实际应用，本文使用星链星座进行了可见性分析。结果证实了预期，表明 GNSS 与 LEO 巨型星座的结合显著增强了卫星覆盖范围并降低了精度衰减因子。这项工作为关于将新兴 LEO 星座与现有 GNSS 系统集成的潜在好处和实用性的持续讨论做出了贡献，通过基于模拟的评估为改进导航和授时能力提供了见解。