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基于运动学和简化动力学的SWARM卫星精密定轨研究

基于运动学和简化动力学方法，使用星载GPS观测数据，对SWARM卫星进行精密定轨，将轨道结果与ESA发布的事后科学轨道进行作差分析。结果表明：运动学轨道径向、切向和法向7 d平均RMS均小于3 cm，定轨精度达到cm级；简化动力学轨道径向平均RMS在0.65 cm左右，切向和法向在1.3 cm左右，高于预期要求。此外，使用IGS快速星历对SWARM卫星进行定轨，其精度与精密定轨精度近似相等，而在SWARM卫星近实时定轨研究中，使用IGS超快速星历确定的运动学轨道3D-RMS为9.68 cm，简化动力学轨道3D-RMS为3.61 cm，低于IGS快速星历的定轨精度。     

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零次差分CHAMP卫星简动力定轨和SLR轨道验证

采用零次差分简化动力法对CHAMP卫星GPS相位观测资料进行精密轨道计算,并将计算结果与CHAMP快速轨道进行比对.结果表明X,Y、Z方向差值均方根为0.061 m,0.060 m与0.066 m,精度达到了厘米级;同时利用全球人卫激光观测数据对所求轨道进行验证,表明其精度优于20 cm.     

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基于Kalman滤波的低轨卫星运动学精密定轨快速算法

提出一种改进的Kalman滤波算法,设计并实现了基于Kalman滤波的运动学定轨方法。通过对GRACE卫星实测数据的计算表明,该方法不仅对计算机要求低,计算效率高,而且能达到与最小二乘法相当的定轨精度,可以作为今后高采样率星载GPS数据的定轨方法。     

固定模糊度的GRACE-FO卫星简化动力学定轨精度分析

对GRACE-FO卫星进行精密定轨研究,利用简化动力学方法处理其14 d的星载GPS数据并进行精度分析。通过载波相位残差分析、重叠弧段比较、参考轨道比较以及KBR检核,对比通过UPD方法固定模糊度参数的简化动力学轨道与浮点解轨道。结果表明,GRACE-FO卫星固定解轨道的载波相位残差约为1 cm,比浮点解大1～2 mm。3 d固定解重叠弧段差异的RMS值在R、T、N方向上均小于等于9.4 mm,优于浮点解的12.4 mm。与GFZ提供的精密科学轨道相比,GRACE-C卫星简化动力学固定解轨道在各方向上差异的RMS均值均小于1 cm,表明解算得到的轨道与PSO具有较高的一致性。固定模糊度后K波段测距(K-band ranging)检核残差的RMS均值从9.6 mm下降到6.7 mm,说明固定解能够进一步提升GRACE-FO卫星间的相对位置精度。因此,模糊度固定能够改善GRACE-FO卫星的定轨精度,提供更可靠的轨道服务。     

顾及天线相位中心误差的SWARM卫星简化动力学精密定轨

对SWARM卫星进行简化动力学精密定轨，估计接收机天线相位中心偏差（PCO），并基于所得到的载波相位残差对天线相位中心变化（PCV）误差进行建模，验证其对轨道精度的影响。结果表明，当使用PCO信息时，定轨精度改善明显，径向、切向和法向的RMS值分别提升47%、48%和66%；加入PCV模型后，3个方向的精度有mm级的提升。SLR检核结果显示，同时考虑PCO和PCV，SWARM三颗卫星的平均RMS值为2.29 cm，与事后科学轨道十分接近。对比不同分辨率PCV模型定轨的结果发现，选择5°×5°PCV模型较为合适。     

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