CCD测角与激光测距技术综合测定空间目标的轨道

空间目标包括在轨卫星、空间碎片等,对其测定轨是空间攻防和空间利用的重要前提。由于地面测站资源有限,单站测量是目前对空间目标尤其是空间碎片测定轨较常用的方式。卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)技术测量精度很高,可达米级(非合作目标),甚至厘米级(合作目标),但不能单独用于单站短弧定轨;电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)天文定位技术可观测距离较远的目标,但测量精度为角秒级,换算至空间距离不如SLR技术高。两者的联合为空间目标的高精度定位和跟踪提供了可能,并成为未来空间目标地基测量的发展方向。作为空间碎片单站监测的前期工作,对合作目标的单站定轨精度进行了评估。处理了1500 km高AJISAI低轨卫星的实测数据,分析了单站CCD测角和激光测距数据对低轨空间目标的联合定轨能力,并充分考虑两类不同类型观测数据的精度,数据综合时对其进行合理加权。利用全球激光站资料进行精密定轨,并以此作为参考轨道,采用上海佘山站AJISAI卫星2010年、2011年4天6圈的实测激光测距数据,以及CCD测角数据,开展了单站单圈和单站多圈定轨和预报试验。试验结果表明,测距数据的加入对定轨精度和24小时预报精度的改善非常明显,可提高至少一个数量级;单站单圈联合定轨和24小时预报的精度分别为20 m以内及数百米,单站多圈联合定轨和24小时预报的精度分别在米级及数十米。期望实验结果为中国未来的空间碎片望远镜建设提供参考。     

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.     

单站单圈测距资料初轨计算的单位矢量法

根据单位矢量法测轨原理，在已知轨道面参数i，Ω的前提下，给出了一种适用于单站单圈测距资料的初轨计算方法．计算结果表明，方法是有效的．在没有测角资料或测角资料精度显著低于测距精度的情况下，有应用价值．     

1992年LAGEOS卫星全球SLR标准点资料的分析

本文利用1992年LAGEOS卫星全球SLR标准点资料对该卫星进行精密定轨，求得残差均方值均小于8cm；在残差分析中，发现目前的SLR标准点资料中含有野值，而且，一些资料有很大的系统偏离。这种情况会对LAGEOS卫星精密定轨和精确的卫星大地测量产生不利影响。第三代SLR系统的测距精度虽然已达厘米级甚至更高，但是，由于以上情况的存在，厘米级的测距精度就有些问题。因此，对第三代SLR系统获得的观测资料必须进行野值剔除，剔除标准一般取为中误差的3倍；对系统偏离大的通过也必须剔除，剔除标准可以宇为每站历年^/bi和^τi的均方值的3倍，因系统偏离可以由^/bi和^τi反映出来。此外本文对距离偏差和时间偏差（以后简称时距偏差）的确切含义进行了讨论。     

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。     

LAGEOS卫星精密定轨及残差分析

介绍LAGEOS卫星用卫星激光测距(SLR)资料精密定轨和在精密定轨基础上的残差分析处理．SLR资料的分析处理方法、采用的力学模型和解参数的多少根据目标的不同而不同．对不同的方案进行了详细分析、比较．其关键是对LAGEOS卫星进行精密定轨．得出了目前上海天文台在SLR资料的分析处理中已采用的解算模式．作为例证，该解算模式分析处理了1998年12月31日至1999年6月29日LAGEOS卫星的SLR资料，得到每3天一个弧段的精密轨道．结果显示每3天一个弧段的定轨残差rms都小于2厘米．上海天文台从1999年10月1日开始了全球LAGEOS—l和LAGEOS—2资料的快速分析服务，结果可从APSG的网址：http：／／center．shao．ac．cn／APSG／result获得．     

HY2D卫星星载GPS数据精密定轨研究

采用HY2D卫星2021年6月1日―14日和6月19日―27日星载GNSS主、备份接收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载GPS精密定轨技术,分析了主、备份接收机性能及其定轨精度。利用主、备份星载GPS数据定轨,得到相位拟合残差RMS的平均值,分别为0.69 cm和0.82 cm。当轨道重叠4 h时,主份接收机径向差异为0.2 cm,三维位置差异为0.6 cm;备份接收机径向差异为0.3 cm,三维位置差异为1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。用法国CNES提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨结果与法国产品的径向差异平均值分别为0.8 cm和1.2 cm。用站星间高度角大于20°的全球SLR核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差RMS分别为1.51 cm和2.44 cm。研究结果表明,HY2D卫星搭载的主、备份星载双频GNSS接收机都可以满足卫星径向厘米级精度的定轨需求。     

加速仪数据在CHAMP卫星精密定轨中的贡献

通过用几个实例计算，评估了CHAMP卫星加速仪数据对SLR数据定轨精度的贡献．结果显示用加速仪数据代替非保守力对CHAMP卫星进行精密定轨时，其SLR的残差从原来的16．5cm减少到2．7cm，与精密轨道相比，卫星位置误差由18．9cm减少到6．2cm(一天资料)．     

电子篱笆稀疏资料定轨方法研究

基于Lambert方程和空间几何知识,给出了适用于空间监视电子篱笆设备稀疏观测资料轨道确定的方法.通过对大量目标的模拟试验表明,该方法确定的初始轨道能使轨道改进收敛,定轨精度优于100米,证明该方法适用于电子篱笆对绝大部分空间目标观测数据的轨道确定.最后讨论了篱笆布站纬度对定轨应用的影响.     

两种观测技术综合精密定轨的探讨

利用T／P卫星的SLR和DORIS实测资料,对两种观测技术综合精密定轨中的加权及其对定轨影响的问题作了初步的探讨。根据所提出的一种经验性的加权方法进行了综合定轨计算,结果表明：对于两种不同技术的观测,相对权选取的恰当与否将影响综合定轨的精度;综合定轨的最优加权不仅依赖于观测资料的精度,还与观测资料的多少和几何分布有关;通过选用最优加权,可使得综合轨的精度优于仅用其中一种技术的定轨精度,综合定轨能有效地提高定轨精度。     

TLE-Aided Orbit Determination Using Single-Station SLR Data

It is difficult to use the single-station satellite laser ranging (SLR) data for orbit determination, due to the singular geometrical distribution of the observations. The single-station data produced by performing the diffuse- reflection SLR on the earth-orbiting space debris are therefore ineffective for orbit improvement. To solve this problem, we propose an orbit determination method by using single-station SLR data in aid of the two-line element set (TLE). For verifying its feasibility, this method is implemented and applied to the orbit determination of the satellite Ajisai, using the single-station SLR data of five passes in one day and the corresponding TLE. And on this basis, the five-day orbit prediction is generated, the result indicates that the errors of predicted positions are less than 40 m. In addition, the potential application of this method in the orbit improvement of space debris is discussed.     

Application of the extended Kalman filter in satellite prediction

The extended Kalman filter is used in this paper to process single-station laser ranging data over a few revolutions to improve the satellite orbit. The aim is to provide accurate short-term predictions of the satellite position. The dynamical model includes the perturbations due to the Earth's oblateness, air drag, solar radiation pressure and the gravitational attractions of the Sun and the Moon.The proposed method is tested with simulated and real LAGEOS data. The results show that the above aim is achievable. Moreover, the computing program based on the present method can be realized on mini-computers.     

云南天文台人造卫星观测与相关应用研究

回顾了过去２０年，特别是近１０年来云南天文台人造卫星的观测与应用情况。介绍在观测仪器的研制、改进和观测方法研究以及有关激光测月资料的归算与应用方面所作过的工作。根据既有的条件，就今后若干年内可能进行的几项工作提出了粗浅的看法。     

日月轨道计算对TLE深空编目目标预报精度的影响

双行根数(Two Line Element, TLE)作为一类广泛使用的空间物体编目数据, 其预报精度和误差特性是TLE编目 在空间碎片研究中所要关注的问题之一. TLE编目需要配合SGP4/SDP4 (Simplified General Perturbations 4/Simplified Deep Space 4)模型进行轨道预报, 对深空物体来说, 主要考虑带谐项$J_2$、$J_3$、$J_4$摄动、 第三体日月摄动和特殊轨道共振问题修正等. 其中, SGP4/SDP4模型第三体摄动计算时, 对日月轨道近似采用了长期进动根数和 简单平运动的方式, 在外推10d时存在约2$^\circ$--3${^\circ     

面向单脉冲信号分类的集成特征选择与评价

受大量射频干扰信号影响,快速从海量观测数据中准确识别出单脉冲信号已成为天文数据处理的一项重要任务,而设计和提取有效数据特征,是利用机器学习进行单脉冲信号高效识别的决定因素.针对如何选择最优特征,进而提升单脉冲信号的分类精度这一关键问题,设计了面向单脉冲信号分类的集成特征选择方法.方法首先混合单脉冲信号的参数特征、统计特征和抽象特征,然后分别利用5种单一特征选择方法选出各自的最优特征集,最后利用贪心策略对5种单一方法获取的最优特征集进行集成筛选,获取最优集成特征集.实验表明,最优特征集合既包含统计特征也包含抽象特征.在相同特征数量下,利用集成特征选择比单一特征选择能获得更高的模型精度,可使F1值最高提升1.8%.在海量数据背景下,集成特征选择对减少特征数量、提升分类性能和加快数据处理速度具有重要作用.     

2005年上海天文台卫星激光测距观测报告

介绍了2005年上海天文台卫星激光测距观测站搬迁、联调工作和激光观测的概况。     

2010年上海天文台卫星激光测距观测报告

介绍了2010年上海天文台卫星激光测距的常规观测和白天千赫兹激光测距情况。在国际上首次对同步轨道卫星开展了千赫兹激光测距,作用距离达38800多千米,测距系统性能达到国际先进水平。利用2套独立的激光测距系统,开展了激光收发分离测距实验,为行星际异步应答式激光测距模拟试验提供了实测数据。最后概述了空间碎片目标激光测距进展情况。     

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.     

Satellite laser ranging and its applications

Satellite laser ranging (SLR) provides an important capability for precise orbit determination and for geophysical parameter estimation to support a number of contemporary geodynamic and oceanographic investigations. The precision of the SLR measurement has improved from the early meter-level systems to the current capabilities of a few centimeters for the best systems. The accuracy of the orbits and geophysical parameter recovery have shown an associated improvement. Polar motion with accuracies of 2 mas, station coordinates better than 10 cm, and interstation baseline rates indicative of tectonic motion are determined routinely with the current set of global SLR data. This discussion reviews the SLR measurement, analysis approach, and some of the recent results derived from the current SLR data set.     

基于GEO卫星分段测距资料的定轨研究

为了满足工程需求,充分利用观测资料信息,快速提供较好的卫星位置预报精度是必要的。在精密定轨的基础上,结合某GEO(地球同步轨道)卫星连续3天的测距观测资料,研究了使用GEO卫星的不同弧长的观测资料进行定轨和轨道预报的精度。结果表明,每天间隔11小时选取该段观测开始30分钟后的5分钟资料进行定轨,可以得到一个为期2天、精度好于15 m的预报轨道。