在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，低軌衛(wèi)星正展現(xiàn)出巨大的潛力。與傳統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)相比，低軌衛(wèi)星對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的觀測(cè)具有諸多顯著優(yōu)勢(shì)。
首先，低軌衛(wèi)星受電離層、對(duì)流層等影響小，跟蹤弧段長(zhǎng)且覆蓋次數(shù)多，多徑效應(yīng)的影響也更小。這使得低軌衛(wèi)星成為GNSS的高精度天基監(jiān)測(cè)站，能夠極大地改善觀測(cè)幾何，削弱切向軌道與相位模糊度的相關(guān)性，從而提高導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道和鐘差精度。同時(shí)，低軌衛(wèi)星有效彌補(bǔ)了地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)在空間覆蓋上的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的高質(zhì)量全球監(jiān)測(cè)。
其次，低軌衛(wèi)星可有效提升衛(wèi)星定軌精度。例如，僅依靠地面監(jiān)測(cè)站進(jìn)行定軌時(shí)，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的空間信號(hào)精度約為0.3米;而加上由12顆低軌衛(wèi)星組成的天基監(jiān)測(cè)站進(jìn)行聯(lián)合定軌仿真后，信號(hào)精度可達(dá)約0.1米，精度提升一倍以上。
再者，低軌衛(wèi)星精度增強(qiáng)具有快速收斂特性，能夠極大地提升高精度用戶體驗(yàn)。GNSS通過中高軌衛(wèi)星提供的PPP服務(wù)，由于軌道變化慢，收斂時(shí)間通常為15至30分鐘。雖然日本的QZSS系統(tǒng)采用PPP-RTK技術(shù)將收斂時(shí)間縮短到1分鐘以內(nèi)，但需要大量高度密集的地面監(jiān)測(cè)站支持，僅在日本國(guó)土范圍內(nèi)就需建設(shè)上千個(gè)監(jiān)測(cè)站。而低軌衛(wèi)星具備全球GNSS高精度監(jiān)測(cè)能力，且?guī)缀巫兓?，易于?shí)現(xiàn)高精度定位的快速收斂。相關(guān)研究表明，融合低軌衛(wèi)星星座后，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)PPP服務(wù)的收斂時(shí)間可縮短到1分鐘以內(nèi)，用戶能夠準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取高精度服務(wù)。
最后，低軌增強(qiáng)可為GNSS提供全球高完好性監(jiān)測(cè)服務(wù)。當(dāng)前各星基增強(qiáng)系統(tǒng)主要提供區(qū)域完好性服務(wù)，而完好性服務(wù)對(duì)于民航等涉及生命安全的用戶至關(guān)重要，它能在導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)生故障和風(fēng)險(xiǎn)時(shí)及時(shí)向用戶告警，提高用戶使用的安全性。低軌星座的GNSS全球天基監(jiān)測(cè)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星完好性的天基監(jiān)測(cè)。并且，低軌星座不受電離層、對(duì)流層影響，多徑影響也比地面小，能夠提升對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星完好性的監(jiān)測(cè)能力。此外，未來用戶對(duì)SBAS服務(wù)的需求將向全球擴(kuò)展，低軌星座的全球覆蓋特性天然具備播發(fā)全球完好性服務(wù)的能力。
低軌衛(wèi)星在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域具有不可忽視的重要作用，為GNSS的發(fā)展和應(yīng)用帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
