文|张伟 潘丽静 张爽娜

航天恒星科技有限公司

一、前言

随着卫星导航技术的发展，GNSS可以为用户提供全球覆盖的、高精度的导航定位服务，但在实际应用中卫星导航的脆弱性也表现得十分明显。一方面GNSS导航信号的传播速度和方向在经过电离层时会发生改变，由此会在GNSS导航信号的测量中因为电离层的存在而带来延迟误差[1]；另一方面卫星轨道高度较高，到达地面时已经非常微弱，容易受到自然和人为的电磁干扰，特别是在远海、陆上偏远地区、城市峡谷等，其服务精度、可用性、信号的连续性及完好性等方面都不能满足导航用户对于导航的应用需求[2]。因此，业界开始寻找其他有效的导航平台。

从20世纪末以来，全球很多国家开始了平流层飞艇的研究工作，发展较快的有日本平流层飞艇、美国JP公司的“攀登者”飞艇以及英国的平流层飞艇StratSat等。随着平流层飞艇的不断发展，其在通信、导航等领域的地位逐渐被人们重视。考虑到平流层飞艇生存环境平稳、信号质量良好、体积大负荷能力强、机动性好、费效比高等优势[3-4]，因此可以把基于平流层飞艇的GNSS导航增强系统作为卫星导航定位系统的一个有效备份和补充系统。

二、平流层飞艇的特点分析

地球表面的大气层随着高度的变化具有不同的特性，可分为对流层、平流层和电离层。

1）对流层从地球表面一直伸展到8km的高空，具有气象变化复杂的特点，包括大气层越高温度越低、空气水平和垂直对流活跃、温度和湿度等分布不均匀导致雨、雪、云、雾、雹、霜、露等复杂多变的天气现象。……