卫星变轨时刻计算方法及其变轨规律初探

本文提出了一种计算变轨卫星变轨时刻的方法,提高了变轨时刻的计算精度,并对四颗卫星的9次变轨进行了分析,初步总结出各类卫星的变轨规律。     

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．     

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。     

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。     

卫星与空间碎片碰撞预警的快速算法

提出了一种空间目标与空间碎片碰撞预警的快速计算方法，该算法不仅计算速度快，而且减缓了沿迹误差的影响，延长了预警的有效期，利用该方法，检测一个卫星与5800个空间碎片在一天内是否碰撞，计算时间小于3秒；用2天前的资料，预报计算法国CERISE卫星和空间碎片的碰撞时间误差约为0．02秒，空间位置误差约为500—600米．     

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)．     

拟合后剩余残差的统计检验与待估参数的选择

在空间技术的实际资料处理中,经常遇到不同待估参数组合解算的ＲＭＳ水平大致相当而估值结果相差甚远的情况．本文提出采用残差统计检验的方法,结合ＲＭＳ的大小,来判断精密定轨和参数解算的好坏．将拟合后的剩余残差序列看作一个随机变量样本,并假设其满足正态分布,采用高阶矩和皮尔逊χ２ 统计量来度量残差序列偏离正态分布的程度．根据统计检验的结果,提出选择合适的待估参数的标准     

国产JSZ—4型接收机对子午仪卫星的时间同步试验

于一九八二年七月至十二月在临潼利用国产JSZ—4型多卜勒接收机,通过美国子午仪卫星进行定时试验。对比对的资料进行部分计算。结果表明单圈定时精度±30μs,比对精度±10μs,基本可以满足国内一些使用单位的需要。     

多星座组合RAIM算法研究

随着GPS、GALILEO、GLONASS以及BDS的快速发展,需要加强对基于多星座组合的接收机自主完好性监测(RAIM)算法的研究.首先介绍了RAIM算法的原理及流程,然后研究分析了多星座组合下的伪距残差的最小二乘算法以及多星座RAIM算法的可用性判断,最后对单GPS星座和GPS、GLONASS和BDS三星座组合的RAIM算法进行了仿真分析.仿真结果表明:多星座组合RAIM算法得到的故障检测率和故障识别率比单星座有明显提高.     

对JSZ—4多卜勒接收机连续计数控制电路的分析

本文所分折的是用于“子午仪卫星译码器”的连续计数控制电路。并对国产JSZ—4型多卜勒接收机频率计数器如何加装“连控电路”作一简单介绍。     

太阳同步卫星的控制现状及发展趋势

在介绍太阳同步轨道相关知识的基础上,着重分析了该轨道的高度因素,给出了当前在轨太阳同步卫星轨道高度的上下限,介绍了几种典型的低轨道太阳同步卫星,同时给出了太阳同步卫星轨道控制方法的发展状况及趋势,最后综述了当前国内外太阳同步轨道的轨控模式与维持策略。     

Homoclinic and heteroclinic orbits in the photogravitational restricted three-body problem

We study numerically the asymptotic homoclinic and heteroclinic orbits around the hyperbolic Lyapunov periodic orbits which emanate from Euler's critical points L ₁ and L ₂, in the photogravitational restricted plane circular three-body problem. The invariant stable-unstable manifolds associated to these Lyapunov orbits, are also presented. Poincaré surface of sections of these manifolds on appropriate planes and several homoclinic and heteroclinic orbits for the gravitational case as well as for varying radiation factor q ₁, are displayed. Homoclinic-homoclinic and homoclinic-heteroclinic-homoclinic chains which link the interior with the exterior Hill's regions, are illustrated. We adopt the Sun-Jupiter system and assume that only the larger primary radiates. It is found that for small deviations of its value from the gravitational case (q ₁ = 1), the radiation pressure exerts a significant impact on the Hill's regions and on these asymptotic orbits.     

月球重力场对绕月低轨卫星的长期影响

从解析形式出发,利用月球重力场模型JGL165P1,分析了月球重力场(带谐项)对绕月低轨卫星的长期影响。为了减少计算误差,保证计算精度,在分析解中使用循环公式来计算倾角函数。结果指出对于一个高度为100km的极月轨道卫星,冻结轨道存在的可能性不大,但是当轨道倾角在i=90°附近或者高度再高一些,则有可能存在冻结轨道;对于100km高的初始圆轨道,卫星在无控的情况下半年内将会坠落到月球表面,如果高度增加到200km,则不进行轨道控制也不会坠落到月面上。利用仿真软件GEODYN解算出来的结果证实了上述结论。     

Capture orbits and melnikov integrals in the planar three-body problem

The separatrix between bounded and unbounded orbits in the three-body problem is formed by the manifolds of forward and backward parabolic orbits. In an ideal problem these manifolds coincide and form the boundary between the sets of bounded and unbounded orbits. As a mass parameter increases the movement of the parabolic manifolds is approximated numerically and by Melnikov's method. The evidence indicates that for positive values of the mass parameter these manifolds no longer coincide, and that capture and oscillatory orbits exist.     

北斗三号卫星精密定轨中的光压模型研究

对于在轨运行的BDS (BeiDou Navigation Satellite System)卫星, 太阳光压是作用在卫星上主要的非引力摄动. 受多种因素的影响, 太阳光压摄动力难以精确建模, 是BDS卫星精密定轨和轨道预报过程中重要的误差来源. 由于ECOMC (Empirical CODE Orbit Model 1 and 2 Combined)模型兼顾了ECOM1 (Empirical CODE Orbit Model 1)和ECOM2 (Empirical CODE Orbit Model 2)模型的特点, 在模型中引入了较多的待估参数, 使得参数之间存在强相关性. 针对ECOMC模型的这一缺陷, 文中收集了2019年1月至2022年4月武汉大学分析中心提供的BDS-3卫星精密星历, 采用动力学轨道拟合方法得到了ECOMC模型的13个光压参数. 通过对该模型的光压参数进行时间序列分析, 分别给出了BDS-3 IGSO (Inclined Geosynchronous Orbit)和MEO (Medium Earth Orbit)卫星光压模型的参数选择策略. 并利用轨道拟合和轨道预报试验, 验证了光压模型参数选择策略的合理性. 结果表明, 采用改进型ECOMC模型进行BDS-3 IGSO和MEO卫星轨道拟合的效果最佳, 同时, 也能够提升BDS-3 IGSO和MEO卫星中长期轨道预报的精度.     

一种解析定轨方法

本文给出了人造地球卫星轨道计算的一种解析方法,定轨方案中摄动计算考虑了地球引力场非球形摄动的J2,J3,J4的长期项,长周期项,J2短周期项,大气阻力,太阳光压及日月引力摄动的长期项。初始根数改正量估计采用微分轨道改进算法。在定轨迭代收敛后,残差的均方根误差在5″左右,资料使用率超过80%。     

Higher order resonant orbits

I present higher-order resonances of the tube and boomerang orbits in the co-rotating meridional plane of an axisymmetric galactic potential. Additionally, mirror forms of these orbits are given.     

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。     

Asymptotic Orbits at the Triangular Equilibria in the Photogravitational Restricted Three-Body Problem

We study numerically the asymptotic homoclinic and heteroclinic orbits associated with the triangular equilibrium points L ₄ and L ₅, in the gravitational and the photogravitational restricted plane circular three-body problem. The invariant stable-unstable manifolds associated to these critical points, are also presented. Hundreds of asymptotic orbits for equal mass of the primaries and for various values of the radiation pressure are computed and the most interesting of them are illustrated. In the Copenhagen case, which the problem is symmetric with respect to the x- and y-axis, we found and present non-symmetric heteroclinic asymptotic orbits. So pairs of heteroclinic connections (from L ₄ to L ₅ and vice versa) form non-symmetric heteroclinic cycles. The termination orbits (a combination of two asymptotic orbits) of all the simple families of symmetric periodic orbits, in the Copenhagen case, are illustrated.