中高轨卫星广播星历精度分析

GPS广播星历参数具有物理意义明确、参数少、精度高等优点,可以考虑将它应用于其他卫星导航系统。但是GPS系统的卫星构成比较单一,而其他卫星导航系统可能包含中地球轨道 (MEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)和地球静止轨道(GEO)等多种不同类型的中高轨卫星。分析了采用GPS广播星历参数时,MEO、IGSO和GEO卫星的广播星历拟合精度,特别讨论了轨道倾角接近于0的GEO卫星的广播星历拟合精度,并给出了相应的改进措施。计算表明,对于 MEO卫星,2 h的广播星历拟合精度(三维位置)可达厘米级;对于IGSO卫星和轨道倾角较大的GEO卫星,4 h的广播星历拟合精度约为0．1 m,径向位置误差在厘米量级;而对于轨道倾角接近于0的GEO卫星,若不采取特殊措施,由于轨道倾角和升交点经度统计相关,其广播星历拟合精度很差,为此提出了一种坐标转换方法。采用此方法后的广播星历拟合精度可达0．1 m,径向位置误差为厘米量级。     

GPS星历对LEO星载GPS精密定轨精度的影响

目前,越来越多的低轨卫星上都搭载了用于精密定轨的星载GPs接收机,星载GPS已成为低轨卫星精密定轨的主要手段之一.星载GPS精密定轨精度依赖于GPS星历及钟差精度.基于SHORDE-Ⅲ非差动力学定轨功能,以2005年8月1日至8月7日一周的GRACE卫星实测数据为例,采用事后精密轨道(igs)、快速轨道(igr)和超快速轨道(igu)三种GPS星历在同等条件下定轨,估计GPS星历精度对低轨卫星定轨精度的影响,实际计算结果表明igs和igr两类GPS星历定轨精度相当,约为9.5 cm,igu星历定轨精度略低于igs和igr星历,约为10.5cm:高频GPS卫星钟差数据对定轨精度会产生1-6cm影响.     

虚拟天文台数据访问系统(VO-DAS)任务调度设计与实现

为解决异地、异构、海量天文数据无缝透明地统一访问,中国虚拟天文台(China-VO)研究小组自主设计并开发了一套解决方案——虚拟天文台数据访问系统(VO-DAS)。着重从执行流程、设计模式、Session机制、生命周期、资源销毁、异常处理等模块详细阐述了该系统的任务调度设计。为了验证该系统的可行性和性能,最后描述了多个天文科学范例。     

CGC2 星历框架

为了研究激光天文动力学空间任务概念,我们建立了CGC 2星历框架及演算法.在此框架中,我们考虑了太阳、九大行星、月球等十一个主要天体和492颗直径大于65km的小行星.我们使用后牛顿运动方程式及Runge-Kutta四阶数值方法,取的演进间距为0.01天.鉴于个人计算机的进展,此星历之演算在个人计算机上即可进行,算法及程序公开,可供研究者方便使用.在和JPL DE 405之算法比较时,我们使用DE 405星历之参数及初始值演算并将其和DE 405之差与DE 403和DE 405之差比较.比较结果,显示CGC 2星历与DE 405星历之演算结果相近.若要进一步成为独立的星历,则需重新拟合所有有效的观测数据.此公开的框架并可望在未来有新数据时供研究者改进.     

虚拟天文台数据访问系统（VO—DAS）任务调度设计与实现

为解决异地、异构、海量天文数据无缝透明地统一访问,中国虚拟天文台（China-VO）研究小组自主设计并开发了一套解决方案——虚拟天文台数据访问系统（VO—DAS）。着重从执行流程、设计模式、Session机制、生命周期、资源销毁、异常处理等模块详细阐述了该系统的任务调度设计。为了验证该系统的可行性和性能,最后描述了多个天文科学范例。     

GPS卫星广播星历的一种应用途径

本文介绍了利用GPS卫星广播星历表计算卫星的坐标和速度的一种方法，这种方法可以消除广播星历中的随机噪声，使卫星的坐标精度达到广播星历应有的精度。同时卫星速度的精度也可达到相当于坐标精度的水平。     

北斗坐标框架精度估算方法研究

从RNSS (radio navigation satellite system)米级服务角度给出了BDCS (Beidou coordinate system)实现精度估算方法,包括广播星历定位法、精密星历与广播星历比对法和卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)坐标估计法.广播星历定位...     

一种适用于大偏心率轨道密集星历精密计算的快速处理方法

空间目标探测和编目是航天器安全的重要课题, 空间目标数量巨大, 造成轨道计算的工作量十分繁重. 分析方法虽然计算速度快, 却不能适应高精度观测资料的处理工作, 因而数值方法将成为目标轨道计算的重要方法. 空间目标编目工作普遍涉及密集星历的产生和计算问题, 针对这一问题的大偏心率轨道数值计算目前尚未形成兼具计算精度和计算效率的有效技术手段, 难以满足编目工作的处理要求. 在此背景下, 提出一种适用于大偏心率轨道密集星历精密计算的快速处理方法, 并通过数值实验对模型参数进行优选, 最后通过计算实例证实了该计算方案的优越性.     

SLR新星历及其在卫星预报中的应用

目前卫星激光测距(SLR)中所采用的IRV星历已经使用了近20年,近几年来随着对高轨卫星的测距和卫星白天测距的开展以及考虑到今后激光测距技术的发展,需要对SLR所采用的星历进行改进,以适应SLR发展的需求。从2006年8月起国际激光测距网(ILRS)将使用一种新的可用于多种目标测距的星历——CPF星历,该星历不仅可用于人造卫星的激光测距,而且还可用于月球及其转发器等目标的激光测距。该文介绍了这种SLR新星历和应用它进行卫星位置台站预报的情况,分析了其预报精度。     

倾角函数展开及其在分析法轨道预报中的应用

田谐项摄动是分析法轨道预报中的重要部分,其中包含大量倾角函数及其偏导数的计算.由于具有精度更高、速度更快的优点,倾角函数一般通过递推方法计算.以文献中提出的改进Gooding方法为基础,将其给出的程序稍加改进,在计算2–50阶倾角函数时缩短了约24%的计算时间.考虑到分析法预报过程中轨道平倾角变化很小,以泰勒展开式计算倾角函数,可极大提高计算速度,较大程度地减小分析法预报耗时,且引力场阶次越高,减小幅度越大,取50阶时预报耗时缩短了48%.另一方面,以2阶展开式计算倾角函数时,与改进Gooding法相比,分析法预报星历偏差很小.对于500 km高度的低轨卫星,分别以改进Gooding法和2阶泰勒展开式计算倾角函数,预报3天,当地球引力场阶次不高于50时,二者预报星历偏差RMS (Root Mean Square)低于1 mm,且随着轨道高度的增加,预报星历偏差RMS逐渐减小.     

PMOE精密行星历表研究进展

本文扼要介绍了PMOE行星历表研究当前的进展和工作 ,给出了PMOE2 0 0 2与DE40 5历表的比较。     

A fast,accurate, and smooth planetary ephemeris retrieval system

Precise trajectory simulations typically require an ephemeris retrieval system, i.e. some mechanism to identify planetary body states and orientations at given times. However, the ephemeris systems most commonly used throughout industry and academia are, by design, general in their capabilities and application. Here, we introduce a new system called FIRE (Fast Interpolated Runtime Ephemeris) that is designed for custom trajectory applications that favor speed and smooth derivatives. The new system minimizes the overhead associated with ephemeris calls through the use of archived splines, a runtime ephemeris (stored in random access memory of the computer), and batch processing routines. Further, our approach naturally provides first and second time derivatives for a small additional computational cost. The derivative capability is particularly attractive for optimization and targeting where smooth and accurate derivatives are important. Relative performance comparisons with the Jet Propulsion Laboratory’s Spacecraft Planet Instrument C-matrix Events ephemeris system show typical speed improvements of approximately two orders of magnitude (250 times) for various state and orientation calls. Performance comparisons for high fidelity trajectory propagations are also considered and a factor of 70 in performance increase is achieved for typical cases. The new tool has potential value to any high precision application or software requiring fast, accurate, and smooth ephemeris data.     

Compressed planetary and lunar ephemerides

A package of FORTRAN software has been developed which provides planetary and lunar positions, with respect to the solar system barycenter, for all times in the interval 1801–2049; positions agree to 1 milliarcsecond with those generated by Jet Propulsion Laboratory Development Ephemeris 200 (DE200). The system consists of approximately 800 kilobytes of ephemeris files and 40 kilobytes of programs, totalling 5% of the storage required by DE200. After removal of reference orbits, segments of DE200 positions were fitted by finite Chebyshev series of degree 40. The Chebyshev coefficients were rounded to integer multiples of a suitable unit and packed to form the ephemeris files.     

天球和地球历书原点

国际天球参考系的使用、观测精度的提高和方法的改善要求采用与地球轨道运动无关的运动赤道上的起算点，Guinot提出的非旋转原点可作为这样一种选择。非旋转原点依赖于天球参考极。IAU决定从2003年起采用天球中间极作为天球参考极。非旋转原点在天球参考系的使用，可给出在天球中间极赤道上的天球历书原点，非旋转原点在地球参考系的使用，可给出在天球中间极赤道上的地球历书原点。回顾了非旋转原点的概念、以历书原点为参考的天球参考系和地球参考系的坐标变换，经出了在微角秒精度下天球参考极的坐标和历书原点的位置，讨论了采用历书原点对测定UT1的影响，指出当岁差章动模型、天极补偿、分点改正得到改善时，基于历书原点的UT1定义不需要更改，从而保证了UT1的连续。     

中国虚拟天文台研发策略与重点

由于不同的天文和技术背景，不同的虚拟天文台项目采取了不同的研究策略。本文首先介绍了国际上几个典型虚拟天文台项目的研发目标和工作重点；然后讨论了包括中国虚拟天文台在内的小型虚拟天文台项目在研发方面的优势和劣势。中国虚拟天文台项目根据自身所处的具体情况确定自己将走应用路线，争取在某些领域取得突破，研发重点包括五个方面：China-VO系统平台建设、国内外天文数据的统一访问、现有天文工具的虚拟天文台集成、天文设备的虚拟天文台集成、虚拟天文台基础上的公众教育。     

构建中国虚拟天文台的天文数据结点

随着天文观测数据的爆炸式增长以及数据网格技术等新兴IT技术的日趋成熟,虚拟天文台应运而生。虚拟天文台成为基于数据网格技术的解决复杂海量天文数据的访问和管理的一种有效手段。我们对现有中国虚拟天文台体系结构底层进行设计与实现,并完成了其核心部分一天文数据结点。天文数据结点可发布和管理异构的数据资源,为用户提供统一的数据访问接口,进而为天文学家实现对各种天文数据的无缝透明访问和处理提供了方便。本文重点介绍了我们设计的天文数据结点的体系结构,以及结点各部分的功能,并讨论了其关键技术的实现。     

Improvements of Planetary Theories Over 6000 Years

Taking advantage of the JPL Long Ephemeris DE406 and of the semi-analytical solution for the planetary motions VSOP87, we make an approximation of the differences JPL–VSOP. The form of the approximation (arguments and Poisson expansions) is analogous to the time series of the theory. We improve the planetary solution VSOP87 in two directions: a better fit of the integration constants via the highly precise observations used in DE406 and an extension of the length of validity covering the 6000 years of the source ephemeris. Over an interval of 2000 years, we achieve on the mean longitudes (test variables) a precision better than 0.005 for inner planets and 0.015 for outer ones. On the longest time interval covering 6000 years the precision is better than 0.03 for inner planets and 1.2 for outer ones.     

The use of solar eclipse timings to compare the reference systems of Newcomb's Tables of the Sun and of the Improved Lunar Ephemeris

Photoelectric, photographic, and visual observations of second and third contacts of the total solar eclipses of 12 November, 1966 and 7 March, 1970 are analyzed. The observations indicate a difference in the reference system of Newcomb's Tables of the Sun as compared to the reference system of the Improved Lunar Ephemeris (J = 2) of 0^s.911 ± 0^s.034 m.e. The correction is to be applied in the sense of reducing the value of T as tabulated in the American Ephemeris when interpolating the position of the Moon.