一种适用于长弧段的初轨计算方法

根据单位矢量法测轨原理，在人造卫星初轨计算的单位矢量法基础上，给出了一种适用于长弧段的初轨计算方法．该方法既适用于长弧段，也适用于短弧段；适用于各种不同类型的观测资料和任意偏心率、任意轨道倾角的人造地球卫星；有利于提高初轨测定精度；并改善整个计算收敛性．特别需要指出的是，该方法与有摄初轨计算的单位矢量法相结合，为单位矢量法从初轨计算推广到轨道改进打下了坚实的基础．     

天球参考架零点的测定（Ⅱ）－小行星可观测弧段长度

全轨道均匀分布的小行星观测对天球参考架零点的测定，以及其它一些相关课题的研究非常有利。本文就低纬子午环的观测能力，计算分析了小行星在全轨道观测的星等范围和弧段分布，给出了可观测弧段长度的计算公式，并进行了模拟计算。     

天球参考架零点的测定（Ⅱ）：小行星可观测弧段长度

全轨道均匀分布的小行星观测对天球参考架零点的测定，以及其它一些相关课题的研究非常有利。本文就低纬子午环的观测能力，计算分析了小行星在全轨道观测的星等范围和弧段分布，给出了可观测弧段长度的计算公式，并进行了模拟计算。     

方差分量估计方法在ERS—2卫星精密定轨中的应用

将方差分量估计（VCE）方法应用于ERS－2卫星的精密定轨,用SLR和PRARE资料计算了1998年前3个月的23个长度为5天的弧段（除了调整轨道的时段外,相邻弧段有两天的重叠）,从观测值残差分析和重叠弧段比较两个方面,考察VCE方法对定轨计算的影响,并给出了各组观测值的平均验后均方差,对观测值残差的分析表明,使用VCE方法明显地改善了观测值的拟合程度,但从阿卑（Abbey)标准对观测值残差的检验结果来看,使用VCE方法不能消除轨道中由力学模型和几何模型误差引入的系统差,重叠弧段比较的结果表明：（1）使用VCE方法缩小了重叠弧段的平均距离差,并改善了一部分权段明显不合理的偏离,使最后得到的轨道具有更均匀的精度,（2）相比较而言,VCE方法使相邻弧段靠拢的趋势在轨道切向体现得较为明显,由各组观测值的平均验后方差可见,说单个标准点观测值而言,部分SLR台站的观测资料在定轨计算中占有比其他观测资料更重的地位,纵观全文,使用VCE后得到的观测值的平衡验后均方差来确定资料的双重将比使用均方差更为合理。     

人造卫星观测的周日光行差的改正

本文讨论了人造卫星观测中卫星位置与测站位置所对应的时间不一致问题,证明了,对于方向观测,这种改正等价于卫星视位置到真位置的周日光行差的改正,并给出了其它观测的改正公式。经过这些改正后,在轨道改进时,星历表计算就可用最简单的时间对应的公式计算,不必进行迭代,也无需加任何附加项。     

长春站非合作目标激光测距资料的定轨

精密解算了非合作目标的单站激光测距数据.观测数据少、数据弧段分布不好是对非合作目标进行精密定轨的难点.通过定轨过程中对动力学模型的选择及求解参数的选取,使得轨道计算收敛.解算多组圈数的非合作目标数据,将轨道重叠弧段对比作为评判定轨精度的指标;从多组圈数中提取出一圈的观测数据,对其余数据进行定轨处理,将定轨后的轨道结果与提取出的观测数据进行对比,得到在同一时刻的距离偏差,使其作为精密定轨的外符合.结果表明:对非合作目标(4814)进行精密定轨,平均测距残差为1.01 m,在测距方向上,测量数据外符合的平均轨道精度为14.35 m,预报1 d的测距精度为24.60 m.     

基于智能优化算法的小天体初轨确定

经典的初轨确定方法包括Laplace方法和Gauss方法以及它们的各种变化形式. 除这些经典方法之外, 基于当今光学观测数据的特点, 学者们也陆续提出了一些其他的初轨确定方法, 包括双r (目标距离观测者的距离)方法和可行域方法. 双r方法的一种实现方式是通过猜测某两个时刻(通常是定轨弧段的首、末时刻)目标离观测者的距离, 结合观测者在空间中的位置矢量, 即可求解相应的Lambert弧段作为目标轨道的初始猜测. 进一步, 以其他观测时刻的RMS (Root Mean Square)为优化变量可以改进初始猜测从而确定初轨. 可行域方法则是针对一组初始观测参数(包括赤经、赤纬及其变率), 根据一些初始假设将目标(离观测者的)距离及其变率约束在可行域内, 并通过三角划分逐步逼近的方式寻找到使观测RMS最小的猜测解. 针对一系列模拟观测数据以及实测数据, 将智能优化算法(粒子群算法)应用于这两种初轨方法, 并将结果与改进的Laplace算法的结果进行比较. 由于双r方法不仅可以用于短弧定轨还可用于长弧关联, 所以进一步给出了针对长弧段数据的关联结果.     

利用IGS星历预报GPS卫星轨道

在动力学轨道拟合以及轨道积分的基础上,提出了基于IGS精密星历的GPS卫星轨道预报方法。该方法首先利用已知的IGS精密星历作为虚拟观测值,采用动力学方法拟合出GPS卫星的初始轨道和动力学参数,然后再通过积分来预报GPS卫星的轨道。主要讨论了基于不同弧段的IGS星历时,该方法对GPS卫星轨道的拟合和预报情况。研究结果显示:对于6 d弧段以内的IGS精密星历,其拟合轨道与IGS精密星历差值的三维RMS值均优于4 cm,随着拟合弧段的增加,拟合残差变大;当利用2～6 d弧段的IGS星历来预报GPS轨道时,大部分卫星第1天、第7天和第30天的三维预报精度可优于0.1 m、3 m和100 m。其中,2d弧段的IGS星历对GPS卫星第1天和第7天的预报结果最好,5 d弧段的IGS星历对GPS卫星第30天的预报结果最好。     

基于SLR精密轨道的天文定位精度分析

利用全球卫星激光测距服务系统(ILRS,International Laser Ranging Service)标准点资料对Ajisai卫星进行精密定轨,残差均方根(RMS)优于3 cm,得到该星的精密轨道.进而对长春站40 cm空间碎片光电望远镜获得的Ajisai卫星的天文定位资料进行精度分析,外符合精度约3″左右.单独利用天文定位数据进行轨道改进,内符合精度优于3″.改进轨道的x、y、z坐标3分量在观测数据覆盖范围内的精度在100 m之内.同样地对Jason-1卫星作数据分析,结果和Ajisai卫星精度相当.分析各个弧段的精度变化,发现定标星个数减少,会导致天文定位精度下降.据此提出可以把最少定标星比例作为评定数据质量的参考指标之一.     

稳健估计在轨道改进中的应用

通过对20颗卫星的模拟计算，研究了人造卫星光学观测的轨道改进方法，给出了资料预处理(观测精度σ0=5″)的剔除门限，使野值的比例在大多数情况下小于10％；在轨道改进中，先用Huber估计迭代2次，再用Hampel估计迭代到收敛，保证了轨道改进的精度；重点研究了Hampel估计的权函数参数(C0，C1，C2)的取值，得出结论：对于大于或等于6σ0的野值，C0可取为2．2，C1可取为3．6，C2的取值和野值大小有关．     

小行星钟山1号、钟山2号

1974年冬,我们在使用400/3000双筒镜进行的观测工作当中,发现了一些小行星.其中有两颗小行星,轨道近日距较小,轨道倾角较大.发现的时候,正当它们大冲之后,比较靠近地球,显现出颇为快速的视运动.对这两颗星,我们分别追踪得到14次与7次观测,均各有五十多天的弧长.现将观测数据和据此计算出的轨道根数列表于后.     

人造卫星照相和双频观测资料定轨精度的初步分析

本文用模拟计算的方法,对人造卫星照相和双频观测资料的定轨精度进行了初步分析。给出了在测站坐标误差100米,测时误差0.002秒,位置误差2角秒,测速误差15厘米/秒的条件下,轨道根数中误差的最佳理论值。同时对测站坐标误差和测站分布对定轨精度的影响,也进行了初步的探讨。     

中国SLR区域网定轨精度的分析

该文利用中国SLR网的实测资料,以SHORDE软件独立解算卫星的轨道和地球定向参数(EOP),并与全球SLR网解算的结果进行了比较。结果表明:中国SLR网30天弧段观测拟合轨道的中误差优于2cm。与全球SLR网解算结果相比,定轨的位置精度可优于50cm;5天弧段测定EOP的精度,Xp、Yp可优于5mas,Dr优于0.2ms。     

程序覆盖法在卫星轨道改进程序中的应用

本文介绍程序覆盖法在人造卫星轨道改进程序中应用的一个例子。文中扼要叙述了覆盖的基本思想,给出了轨道改进程序的覆盖树结构图,以及用覆盖描述语言写成的覆盖描述文件。     

人造卫星的轨道问题

绪言在国际地球物理年期间(1957Ⅶ—1958Ⅻ)苏联和美国都决定要放出一些人造卫星,来扩大由于放射火箭所已获得的高空探测的成果.有的人造卫星,将携带着无线电发报的设备,自动的把在高空探测所得的数据,随时播送到地面来.但仅仅从人造卫星的运动和位置的观测,我们也能够对于高空大气的密度和地球形状及其质量的分布,作出些结论来.因此我们有需要从已有的地球形状和大气密度的初步知识,来进行人     

单位矢量法的数学模型(MMUVM)及其简化形式(PUVM1)的迭代法的收敛性

利用人造地球卫星观测资料测定有摄初轨的单位矢量法(PUVM1),已得到了非常广泛地实际应用.为了对单位矢量法作进一步地完善和改进,首先在考虑测量误差模型的基础上,建立单位矢量法所对应的数学模型MMUVM.它本质上就是一个非线性最优化问题.针对MMUVM,先分别使用多圈仿真数据和实测数据,形成了与之相对应的目标函数,再利用求解最优化问题的一种三对角二次插值模型的直接搜索方法,分别对其进行了数值处理.计算结果表明,所建立的优化模型MMUVM正确合理,所采用的直接搜索方法实用有效.其次,进一步指明了PUVM1和MMUVM之间关系,即:从本质上讲,PUVM1就是MMUVM的一种简化形式.从数学原理上,清楚地解释了利用PUVM1的准法化方程,只能使用单圈短弧段数据进行初始轨道确定,而不能使用长弧段多圈资料进行轨道确定或轨道改进的根本原因.最后,对PUVM1的迭代算法的收敛性问题进行了初步的理论分析,并给出了相应的数值验证实例,指出了PUVM1的迭代格式是条件收敛的,即:只有在满足一定条件后,才能收敛.这也就意味着:有的时候,尽管准法化方程是合情合理的,但是,此时该迭代法却是发散的,无法迭代求出所要的解.     

初轨计算中的病态分析

本文对现有初轨计算方法进行病态性分析与误差分析；研究结果表明：病态对现有初轨算法的影响，主要来源于法方程系数中包含观测误差．系数行列式愈大，定轨精度的损失愈多，当■被随机误差项△μ淹盖时，现有初轨算法将失效．此外，仿真结果还显示：■与△μ的大小还极大地依赖观测弧段的空间位置，当观测弧段包含近站点作为中点时，■最大，而■小，此时定轨精度较高；当观测弧段位于近站点的某一侧时，■小，而■大，此时定轨精度较低，观测弧段愈偏离近站点，病态影响愈大；因而在观测时，应尽量使观测弧段与近站点对称（此时μ值较大），这是提高短弧定轨的一种有效途径．     

小行星(215)、(323)、(416)和(432)的轨道改进

这四颗小行星的历元很早,都是在二、三十年以前.由于多年未算摄动,轨道逐渐偏离,观测与计算间差值。O—C 已增大到一度以上.鉴于改进轨道、计算准确冲日星历表的迫切需要,1962年冬季在已利用电子计算机算得木星、土星精确摄动的基础上,我们搜集了近几年的观测资料,对此四颗星作了轨道改进.轨道改进的计算系根据爱克尔和勃劳威尔(Eckert and Brouwer)的直角座标的方法.为避免小偏心率和大倾角情况对精确度的影响,使能比较确定地求得方程式的解,我们采用下列方程系统:     

天体自转因素导致的相对论性效应

本文在PPN框架中得到了太用系内自转因素产生的瞬时轨道根数改正的一阶封闭分析解.轨道半长径和偏心率不受长期效应的影响,只受周期效应的影响;轨道倾角、升交点经度、近星点角距,平近点角既受长期效应又受周期效应的影响.我们用两种引力理论分别计算了太阳自转对地内大行星及—些小行星轨道,行星自转对自然卫星轨道,地球自转对人造卫星轨道所产生的各相对论性效应.     

基于CEI的飞船交会对接远程导引段的轨道确定方案

探讨了CEI技术在飞船交会对接远程导引段的高精度定轨与实时监控的能力。仿真结果表明:精密定轨中采用可视弧段较长的单站可使相对位置精度达百米以内,速度达厘米/秒级。采用单一绝对扩展卡尔曼滤波器的方案进行实时轨道计算,采用滤波稳定后固定模糊度的方法可以使相对轨道位置精度达十米级,速度精度达厘米/秒级,事后及实时的轨道精度均满足远程导引段的精度指标。