一种基于伪逆平差理论的导航星座整网定轨方法

针对分布式单星自主定轨存在的次优解及滤波易发散等问题,结合整网伪逆平差理论和航天器轨道动力学定轨理论,提出一种导航星座整网自主定轨方法。讨论卫星网与大地自由网平差方法的区别,结合伪逆平差和卫星动力学定轨方法,建立导航星座整网自主定轨方法,并给出整网定轨基本流程,最后以典型Walker星座为例进行整网自主定轨仿真验证。结果表明,在初始位置误差1 m、星间测量噪声0.1 m、不考虑钟差的条件下,星座自主运行5 d,每颗卫星的定轨误差均小于0.8 m,星座平均定轨误差小于0.5 m,验证了该方法的有效性。     

基于实测星间距离的BDS-3卫星集中式自主定轨性能初步分析

简要给出基于星间双向测距的BDS-3导航卫星自主定轨模型,然后基于BDS-3基本系统的18颗MEO的星间链路测距数据开展自主定轨处理及性能分析。结果表明,BDS-3星间链路测距功能运行稳定、连续性较好,单星可用链路数目约为8.5条,星间建链几何构型PDOP值约为1.34;连续30 d的集中式自主定轨处理正常稳定,与事后精密产品比较得出,所有卫星的轨道URE的平均RMS为0.47 m,相对时间同步误差的平均RMS为0.31 ns。     

星载GPS实时定轨中重力场模型阶次的最优确定方法

分析重力场模型的截断误差及其影响因素,并用多颗不同轨道高度的低轨卫星GPS实测数据进行实时定轨仿真分析,提出实时定轨精度能够达到1.0 m(伪距法实时定轨)和0.5 m(相位法实时定轨)的重力场模型阶次的最优确定方法。使用CHAMP和TerraSAR-X 2颗卫星实测数据,验证了重力场模型阶次的最优确定方法的可行性和有效性。该方法不仅避免了传统经验法确定重力场模型阶次不准确的问题,而且不需要借助精密轨道进行精度评估,便于实时定轨系统的工程应用。     

EOP预报误差对自主定轨结果影响分析

对地球定向参数的预报误差变化趋势和地球定向参数预报误差对自主定轨生成星历影响及由此给定位产生的影响的分析结果表明：地球定向参数预报误差对长期（110天）自主定轨轨道的径向误差和卫星钟差几乎没有影响,主要影响水平方向（切向和法向）误差,并且这种影响呈现一定的周期性,由此给定位带来的误差影响主要在东西方向和南北方向。     

GPS天线相位中心校正对GRACE卫星精密定轨的影响

使用GRACE卫星星载GPS观测数据，研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响，并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明，使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度，相反利用在轨PCV模型可以提高定轨精度，提升数量级可达mm级。
     

BDS卫星动力学参数最优解与定轨跟踪站最优分布

基于动力学定轨原理与方法,给出动力学参数精度衰减因子（MDOP）的计算方法;以MDOP值为标准,分析BDS定轨中不同跟踪站的分布以及分布方案的优劣;最后,利用BDS单系统定轨进行验证。结果表明,MDOP值和定轨精度间的对应关系显著,可以作为优选定轨跟踪站分布方案的依据。     

HY-2B星载GPS数据质量及简化动力学精密定轨分析

对HY-2B卫星星载GPS数据进行质量检查,分析伪随机脉冲先验值对简化动力学精密定轨的影响。结果发现,在所有时间间隔中,先验标准差为1×10^-8 m/s²时定轨精度最高,最优伪随机脉冲时间间隔为6 min。估计天线相位中心变化（PCV）,分析不同分辨率（10°×10°、5°×5°）PCV模型对定轨结果的影响,并使用载波相位残差、重叠轨道比较和SLR检核对定轨结果进行检验。结果表明,99%以上的历元能观测到4颗以上GPS卫星,数据完整率达到99.65%,L1、L2波段的多路径误差RMS均值分别为15.7 cm、9.5 cm,证明HY2国产接收机性能良好。轨道内符合精度均达到cm级;未加PCV模型时,SLR检核RMS值为27.8 mm,加入10°×10°、5°×5° PCV模型后,SLR检核RMS值分别提高0.9 mm和1.2 mm,说明轨道外符合精度也达到cm级。     

GRACE-FO卫星非差运动学精密定轨及精度分析

在详细分析非差运动学精密定轨原理和步骤基础上,采用平滑卡尔曼滤波算法,通过自主研发的精密定轨软件对GRACE-FO卫星进行非差运动学精密定轨。结果表明,与官方科学轨道相比,平滑滤波不仅能提高定轨开始阶段的精度,而且整体上定轨精度也得到提升,GRACE-FO C星轨道残差为2～4 cm, GRACE-FO D星轨道残差为3～5 cm。     

联合低轨卫星和地面监测站数据确定导航卫星轨道

探讨同时利用星载数据和地面监测站数据进行导航卫星联合定轨的方法。为验证该方法的有效性,利用2011-03-16~31中国境内7个GPS监测站的观测数据和GRACE-A&B星载数据进行定轨实验。结果表明,在7个国内监测站基础上,加入一颗低轨卫星（GRACE-B）星载GPS数据,GPS可见弧段增加约14%,卫星径向、切向和法向（R、T、N）定轨精度可分别提高约35%、44%和45%;若同时加入GRACE-A和GRACE-B星载数据,可见弧段增加约18%,R、T、N分量精度分别提高约51%、60%和62%。该方法为区域监测站布设条件下导航卫星定轨精度的提升提供了一种新思路。     

NeQuick2模型在星载单频GPS实时定轨中的应用

在星载单频GPS实时定轨中引入NeQuick2三维电离层延迟改正模型，首先利用GIM对Klobuchar和NeQuick2模型进行精度评估，然后使用不同电离层改正方法模拟仿真星载单频GPS实时定轨实验。结果表明，当卫星轨道低于500 km时，相比于传统的改进Klobuchar改正的定轨精度，利用NeQuick2改正的定轨精度提高0.2 m左右，与双频伪距法定轨精度相当。     

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ERP预报误差对低轨卫星精密轨道预报的影响

结合珞珈一号卫星轨道数据,分析地球自转参数（ERP）预报误差对低轨卫星精密轨道预报的影响。结果表明,ERP预报误差主要对轨道切向和法向产生影响,对径向影响较小。当预报时间为10 d时,切向误差可达到dm级,这对cm级定位会产生较大影响。     

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利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间，针对此，提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据，利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定，并以3 d解事后轨道作为参考，评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明，利用广播星历作起算轨道时，北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定，而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳，未出现明显的收敛现象，并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm，IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。
     

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。