SVOM数据档案库软件原型系统的设计与实现

作为中法天文卫星(Space multi-band Variable Object Monitor,SVOM)中方科学中心的重要组成部分,中法天文卫星数据档案库承担了中方科学数据产品本地存储和管理的任务,提供统一的数据产品管理平台,实现中法天文卫星科学数据产品的归档、检索、检出、维护与管理等功能。作为中法天文卫星科学中心预研的一部分,对中法天文卫星数据档案库原型系统进行了需求分析、系统设计,实现能够运行的原型系统,以演示中法天文卫星数据档案库的基本功能和工作流程,验证设计方案的可行性。档案库原型系统具有开放性和低耦合的特点,能够适应中法天文卫星中方数据产品结构的不断变化,在项目早期即可投入试用并不断完善,满足中法天文卫星的任务需求。     

星基增强系统10参数广播星历拟合分析

为满足多种卫星轨道的应用需求,在星基增强系统新增的L5信号接口中重新设计了一种10参数星历模型。使用2016年北斗卫星系统地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星的精密轨道数据,在内符合精度、拟合成功率以及运算速度等方面,分别评估了10参数星历模型在这些卫星轨道上的拟合效果。试验结果表明,10参数星历模型可以保证10~(-3)cm左右的内符合精度。但地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星的拟合成功率分别为89.36%和99.17%。尝试去除idot参数以解决拟合失败的问题,结果表明,该处理可以实现100%的拟合成功率,但拟合误差有所上升,且对不同的轨道类型,拟合运算速度有不同程度的提升或下降。     

ASO-S卫星工程科学应用系统的数据库设计

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星是我国首颗太阳观测卫星, 主要观测太阳耀斑和日冕物质抛射以及产生它们的磁场结构. ASO-S卫星的科学应用系统是科学卫星工程的6大系统之一, 它连接科学用户和卫星数据, 为将卫星的科学数据转化为科学成果提供保障. 科学应用系统的数据库是连接软件与海量数据的枢纽, 为科学数据生产和用户服务及运行提供数据层的支撑. 介绍了科学应用系统的数据库架构设计、数据库的选择以及数据库性能优化和表样例. 这里的数据库包括观测计划、工程参数、运维日志、科学数据、定标数据和特征事件识别等数据库. 这些数据库的建设将为ASO-S卫星工程科学应用系统的顺利运行提供数据支撑, 也可以为未来其他科学卫星类似数据库的搭建提供参考和借鉴.     

北斗卫星单系统精密定轨方法对比分析

提出了联合使用载波相位和相位平滑伪距实现北斗卫星双差动力法精密定轨,给出了北斗卫星非差动力法和双差动力法精密定轨的数据处理流程,分析了两种方法的异同.结合实测数据,对比了两种方法的实际定轨效果,结果表明:一定测站布局下,利用两种方法,GEO(Geostationary Earth Orbit Satellite)卫星3维精密定轨精度均能达到1 m左右量级,IGSO(Inclined Geosynchronous Earth Orbit Satellite)和MEO(Medium Earth Orbit Satellite)卫星优于0.5 m,3类卫星的径向定轨精度均优于10 cm.较之非差动力法,双差动力法对GEO卫星精密定轨精度具有一定的改善作用,两者在IGSO卫星精密定轨上效果基本相当,但在MEO卫星定轨上,非差动力法结果更优.     

CAPS系统中iHCO卫星轨道演化分析

中国区域定位系统(Chinese Area Positioning System,CAPS)拟采用比地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)高150~300 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,i HCO)卫星组建导航通信星座。分析了在多种摄动力和卫星入轨偏差作用下的倾斜高圆轨道卫星的轨道演化过程。该项工作可用于倾斜高圆轨道的优化设计,为利用倾斜高圆轨道卫星组建优良的中国区域定位系统导航通信星座提供参考。     

基于转发式测轨系统的GEO卫星机动检测初探

通过对利用C波段转发式测轨网观测"鑫诺一号"卫星得到的原始资料进行初步分析,探讨卫星轨道机动时卫星在测站与卫星连线方向的距离、速度和加速度的变化规律,并提出一种通过对原始观测数据的拟合比对,实现GEO卫星(地球同步卫星)轨道机动检测的方法。分析比较表明,用该方法检测到的卫星机动开始和结束时刻与星载推力器实际喷火开始和结束时刻之间的差别小于3 min,该方法对处于机动期间的轨道确定有一定的积极意义。     

彩色电视副载波信号在卫星定轨中的应用（摘要）

即使静止、同步卫星有着标称位置，但由于各种摄动的存在会使卫星轨道发生漂移．而在许多应用中，例如高精度时间同步，必须精确知道卫星的轨道．另外，由于很少为时间传递、时间同步发射专用卫星，所以它通常使用以其他目的为基本任务的卫星，如气象卫星、通信广播卫星等．以往，这些卫星的轨道信息总是由卫星主管部门给出，在这种情况下，卫星的轨道确定不可能专门考虑第二目的．为此，应用部门为了满足自己的需要，在不影响卫星基本功能条件下，采用闭路动态技术来精确确定卫星的轨道．本文在简要叙述闭路动态卫星定轨原理的基础上，探讨了利用卫星彩色电视副载波信号测速进行同步卫星定轨的可能性．并给出单台站的某些试验测量结果．     

人卫激光测距系统的微光电视导星

本好上海天台、广州人造卫星观测站和长春人卫星观测站的卫星激光测距系统中加装的微光电视摄象机的性能，有关光机改装的特点，以及在激光观测中的实际效果。     

ASO-S卫星基于太阳导行镜的高精度高稳定度姿态控制系统

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星姿控分系统的主要任务是实现高精度、高稳定度对日指向控制. ASO-S卫星的科学载荷中,白光望远镜(White-light Solar Telescope, WST)前端配置了太阳导行镜(Guide Telescope, GT)稳像系统,利用正交分布光电二极管组成的边缘探测器测量导行镜光轴与太阳中心的偏差角.提出了一种将GT测量值引入姿态控制闭环的控制方法:利用星敏陀螺定姿算法获得卫星-太阳方向姿态偏差, GT测量值确定非卫星-太阳方向姿态偏差;以4斜装反作用轮组为执行机构,进行三轴零动量稳定姿态控制.通过数学仿真验证,基于GT测量值的姿态控制器在非卫星-太阳方向的绝对指向精度优于2′′、相对姿态稳定度优于1′′/60 s,满足ASO-S卫星高精度高稳定度的对日指向要求.     

C波段卫星双向时间传递的系统性能验证

中国科学院国家授时中心在全国范围内部署建设了卫星地面观测系统,利用该系统可以进行C波段卫星双向时间频率传递(TWSTFT);TWSTFT是目前国际上远程时间频率标准之间比对精度最高的比对手段之一,但是如何验证TWSTFT的性能,仍是目前研究的难点;为验证该系统TWSTFT的性能,设计了三站闭合方法,在3个站点间两两进行TWSTFT,根据两组比对结果推算第3组比对结果,与第3组实测结果的偏差反映了卫星双向时间传递的精度,最后用实际试验结果对卫星双向时间传递的性能进行了分析;该实验结果表明两两进行TWSTFT得到的三站闭合差数据均优于1 ns。     

利用卫星电视系统进行导航的基准站配置

在导航系统中,基准站配置的优劣直接关系到定位的精度及系统的可用性,对利用卫星电视系统进行导航可能采用的几种基准站配置进行了讨论,并对具体问题进行了分析计算,分析认为解决好基准站配置,合理地组合导航系统,可有效地提高定位的精度及系统的可用性。     

Status of Satellite Orbit Determination and Time Synchronization Technology for Global Navigation Satellite Systems

In the form of satellite ephemerides and clock parameters, the space datum and system time information of one global navigation satellite system (GNSS) is transferred to users. With the continuous updating in the satellite payload such as the high-precision atomic clock, the monitoring and tracking technique such as the inter-satellite link, and in the data processing technique, the accuracy and real-time performance of the satellite ephemeris and clock error products are steadily improved. Starting from December 27th, 2018, the BeiDou Navigation System 3, or BDS-3, has provided the accurate and reliable basic positioning, navigation, and timing (PNT) service for the users in the countries within the “one belt and one road”. This paper has summarized the faced challenges of the precise orbit determination and time synchronization from the regional BDS-2 system to the BDS-3 global system, and the specific solutions at the control segment. In addition, this paper has compared the BDS with other GNSS systems in terms of technical characteristics. Finally, aiming at a higher accuracy and more reliable PNT service, the road map of precise orbit determination and time synchronization technique for the next generation navigation systems is discussed, which will provide a reference for developing the global navigation satellite systems with an even higher accuracy.     

一种转发式卫星授时新方法

为了减少对GPS提供的高精度授时服务的依赖,建设拥有自主知识产权的且具有投入成本低、精度高的授时系统。提出了一种利用地面高稳定度原子钟作为时频基准,通过通信卫星转发实现卫星广播授时的新方法。详细研究了利用地面高稳定度原子钟和通信卫星组成的导航星座进行多星授时、单星授时的原理和测量方法,分析研究了影响授时精度的原因。由于转发式卫星授时系统的时频基准源稳定度高,其测距精度也会相应的提高。只要精确扣除时延误差,同样可以实现高精度授时。粗码的授时精度可达20ns以内,短精码的授时精度可达10ns左右。总之该系统具有组建灵活简便、应用面广等优势和特色。     

基于轨道改正的卫星电视时间传递

利用在模拟卫星电视信号中插入的时间信息可实现时间传递,但由于它常采用固定的卫星位置,限制了时间传递精度。为此,研究了基于轨道改正的卫星电视时间传递方法,并给出了在轨道改正的基础上实现单向和共视时间传递的计算公式。将该方法应用于我国的模拟卫星电视时间传递中,计算了从中央电视台到国家授时中心的单向时间传递结果。     

卫星电视授时系统及精度估计

我国已建成短波、长波授时台，进行毫秒级、微秒级的时间服务．随着现代科技和经济的发展，上述方法已不能满足国家及国际交流的需要．本文提出卫星电视授时系统，同步卫星定位精度小于１１０ｍ，卫星授时精度为亚微秒。两原子钟利用卫星进行时刻同步，其精度与两原子钟的距离有关，相距３千多公里的两钟同步精度小于３５ｎｓ，相距数百公里的两原子钟同步精度小于２０ｎｓ     

Status of Satellite Orbit Determination and Time Synchronization Technology for Global Navigation Satellite System

In the form of satellite ephemerides and clock parameters, the information of space datum and system time of one global navigation satellite system (GNSS) is transferred to users. With continuously updating of satellite payload such as high precision atomic clocks, monitoring and tracking techniques such as inter-satellite links, and data processing techniques, the accuracy and real-time performance of satellite ephemerides and clock products are steadily improved. Starting from December 27th, 2018, BeiDou Navigation System 3, or BDS-3 has been providing accurate and reliable basic positioning, navigation, and timing (PNT) services to users in the countries within the “one belt and one road”. This paper summarizes the challenges of precise orbit determination and time synchronization faced and specific solutions sought from the regional BDS-2 system to BDS-3 global system at the control segment. It is interesting to compare BDS with other GNSS systems in terms of technical characteristics. Finally, aiming at higher accuracy and more reliable PNT services, a road map of precise orbit determination and time synchronization technique for next generation navigation systems is discussed, which will lead to better and better global navigation satellite systems.     

GNSS系统时间偏差的确定及其对定位结果的影响

由于GNSS各个导航系统都有独立的系统时间,在GNSS多模导航定位中需要对各导航系统之间的系统时差进行处理。以GPS／GLONASS双模导航为例,讨论了系统时差的解决方法以及系统时差对定位结果的影响。实验结果表明,在多模导航定位中考虑系统时差可以有效地提高定位结果的准确性,改善定位结果的精度。     

导航卫星精密定轨与时间同步技术进展

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递.随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新,卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月,北斗三号卫星导航系统正式开通,为"一带一路"国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务.综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战,针对上述问题,阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标.与GPS等其他GNSS系统进行比较,分析了不同导航系统技术特点.最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图,为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.     

区域导航卫星精密定轨研究

区域卫星导航系统采用混合星座设计,GEO(地球同步轨道)卫星是系统的重要组成部分,其精密定轨技术也是导航系统的关键技术之一。GEO卫星的高轨特性致使地面跟踪基线长度有限,定轨几何条件不佳;其静地特性致使卫星轨道与钟差存在强相关特性,对于基于伪距的GEO卫星定轨模式,需要星地与站间时间同步技术的支持。因此,如何利用区域卫星导航系统的多种测量技术实现多模式、多层次的导航卫星精密定轨,是一项值得深入研究的课题。     

新型原子钟发展现状

结合我国全球卫星导航定位系统的建设和发展需求,介绍了不同类型的新型原子钟研究现状与发展趋势,并简要给出了发展我国原子钟研究的讨论性意见。