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.     

轨道改进中计算状态转移矩阵的分析方法

对当今人卫轨道改进问题,由于力学模型的复杂,精密星历和状态转移矩阵的计算均采用数值方法,这就需要积分两组常微分方程．本文针对状态转移矩阵在定轨中的作用,对定轨弧段不太长的情况,给出了状态转移矩阵的一种分析算法,从而避免数值求解两组常微分方程的问题,并以实际算例证实了这种算法的有效性     

土星卫星的精密定轨方案

由于星际探测事业的发展,对土星卫星的定位精度要求愈来愈高,经典的分析法定轨方法已难以适应,在当今计算技术条件高度发展的背景下,本文给出了土星卫星的数值法定轨方案,采用了土星卫星运动的高精度力学模型,并运用１８７４－１９８９这１００多年间的观测资料,引用现代最小二乘估计,对土星卫生进行精密定轨。该方案可以在引用同样的力学模型的前提下,对土星各颗卫星进行定轨,亦可同时进行多颗卫星的定轨。相应的软件比较     

利用Bernese5.0软件实现LEO卫星精密定轨

越来越多的LEO卫星装载了高精度的星载GPS接收机,星载GPS定轨已成为LEO卫星精密定轨的重要手段之一。星载GPS精密定轨精度依赖于GPS星历及钟差精度,采用CODE(Center for Orbit Determination in Europe)官方网站提供的GPS精密星历及钟差数据,基于瑞士伯尼尔大学开发的Bernese 5.0软件,采用非差减缩动力学定轨方法,解算了60天的CHAMP卫星和SAC-C卫星轨道,并将所得轨道与JPL和GFZ事后科学轨道比较,得出的轨道位置三维精度优于20 cm量级,速度三维精度约为0.20 mm/s。     

SLR资料解算地球自转短周期变化的协方差分析

采用统计定轨理论中的协方差分析方法讨论了卫星激光测距资料解乍地球自转的短周期变化（sub-daily）可达到的内符和外符精度,建立协方差分析的Givens-Gentlemen正交变换算法,并将精密定轨和参数解算理论中的多级复弧法推广到协方差分析中,同时考察不解算地球自转的短周期变化时,其误差对精密定轨和解算地球自转参数的影响。     

星载GPS相位观测值非差运动学定轨探讨

在几何法、动力学法和减缩动力学法定轨基础上，探讨了星载GPS相位观测值非差运动学定轨方法及其实现程序。该方法无需复杂的力学模型和地面资料，只需LEO(Low Earth Orbit)卫星上的GPS数据和IGS的GPS精密星历产品，它计算简单、方便，能快速、高精度地确定轨道，同时，还能确定一些动力学参数，但没有轨道预报功能；针对法方程系数矩阵比较庞大，提出了矩阵分块、上三角化的参数解算方法，并用CHAMP卫星资料分析了上述方法的定轨精度。     

Adams—Cowell方法与KSG积分器的比较

在人造地球卫星精密定轨中,有摄星历等量的计算常采用Adams-Cowell方法,美国Texas大学空间研究中心(CSR)的定轨软件中则采用了一种有别于Adams-Cowell方法的KSG积分器。本文对这两种线性多步法作了全面比较,并用典型算例作了数值验证,列出了两种方法中卫星轨道沿迹误差的状况,以此表明为什么人们常采用Adams-Cowell方法。     

区域网GPS卫星独立定轨的研究

根据我国广域差分GPS系统对GPS卫星定轨的要求,通过对国内GPS跟踪网实测数据的处理,分析和讨论了区域网定轨的数据处理方法和可能达到的定轨精度。为了提高所定轨道的稳定性和先进实时预报的精度,通过对所定轨道的误差分析提出在轨道沿迹方向引入经验加速度计算方案。计算结果表明,采用此方法后GPS卫星的定轨精度有了显提高。既论证了利用我国区域GPS网和广播星历进行独立定轨的可行性,也阐述了提高轨道预报精度的方法。     

GPS数据定轨与外测数据定轨结果比较

本文使用卫星上搭载的ＧＰＳ接收机获得的数据进行最小二乘法定轨。将ＧＰＳ数据定轨结果外推的星历与外测数据定轨结果外星历比较,在国境内有外测数据的弧段,两种方法位置相差３０－４０米;在国境外没有外测数据覆盖的弧段,相差１００米左右。     

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.     

Ephemeris of a highly eccentric orbit: Explorer 28

An ephemeris has been obtained for Explorer 28 (IMP 3) which agrees well with 2 years of radio observations and with SAO observations a year later. This ephemeris is generated over the 3 year lifetime by a numerical integration method utilizing a set of initial conditions, at launch and without requiring further differential correction. Because highly eccentric orbits are difficult to compute with acceptable accuracy and because a long continuous arc has been obtained which compares with actual data to a known precision, this ephemeris may be used as a standard for computing highly eccentric orbits in the Earth-Moon system.Orbit improvement was used to obtain the initial conditions which generated the ephemeris. This improvement was based on correcting the energy by adjusting the semimajor axis to match computed times of perigee passage with the observed. This procedure may generate errors in semimajor axis to compensate for model errors in the energy; however this compensation error is also implicit in orbit determination itself.     

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。     

An Efficient and Precise Method for Calculating the Dense Ephemeris of High Eccentricity Orbit

Detection and cataloguing of space targets are an important issue for spacecraft safety. The large number of space targets makes the workload of orbit calculation very heavy. Being fast in calculation, the analytical method however cannot handle the processing of high-precision observational data. The numerical method on the contrary is good at the orbit determination for such targets. The cataloguing of space targets generally involves the production and calculation of dense ephemeris, for which an effective technique procedure that can calculate the orbit of High Eccentricity with both high accuracy and high efficiency has not yet formed, making the cataloguing difficult. In this paper, we propose a fast processing method that is suitable for the precise calculation of dense ephemeris for orbits with High Eccentricity, and optimize the parameters through numerical experiments. The superiority of the method is verified by examples.     

Numerical integration methods for orbital motion

The present report compares Runge-Kutta, multistep and extrapolation methods for the numerical integration of ordinary differential equations and assesses their usefulness for orbit computations of solar system bodies or artificial satellites. The scope of earlier studies is extended by including various methods that have been developed only recently. Several performance tests reveal that modern single- and multistep methods can be similarly efficient over a wide range of eccentricities. Multistep methods are still preferable, however, for ephemeris predictions with a large number of dense output points.     

建立同步卫星精密星历表的最佳数值方法

简要介绍当前天体力学中常用的各种数值计算方法,结合同步卫星运动方程的特点和轨道解的性质,分析各种数值计算方法在同步卫星情况下使用的优劣,确定一次和分形式的Cowell方法是建立同步卫星精密星历表的最佳方法,最后通过有效的数值实验,给出不同精度要求下Cowell方法的最佳阶和相应的最大步长.     

关于数值求解天体运动方程的几个问题

本文讨论三个问题：1.在采用各种非辛（Symplectic）的数值积分器积分天体运动方程时，截断误差将引起人为的能量耗散，这一问题是不能用简单地在相应的力模型中加进一个人为的阻力因子而得以解决的，被歪曲的能量（或数值轨道）必须在积分过程的每一步用能量关系来进行校正，此即能量控制方法．2.当摄动加速度涉及到坐标轴的旋转时，如何在各种积分器中采用能量控制方法．3.对于大偏心率轨道，用数值方法求解相应运动方程时，积分步长必须随运动天体与中心天体之间的距离变化而改变，显然，这对所有积分器都是不方便的，特别是多步积分器．本义给出了一种步长均匀化的处理，可以使上述大偏心率轨道积分问题按定步长计算．