广域增强系统广播星历模型分析

针对广域增强系统10参数广播星历模型的应用范围与应用性能问题,该文提出了综合参数动力学含义和拟合精度的模型分析方法。以GPS 16参数模型为参照对象,采用轨道坐标系3方向投影法,对10参数和16参数模型的摄动表达机理进行了研究。基于GEO、IGSO和MEO 3种卫星实际数据,通过长弧和短弧条件下的拟合精度分析,完成了10参数模型应用性能的全面评估。实验结果表明:10参数模型在长弧条件下的拟合性能不佳,4min弧长条件下,3种卫星拟合精度均能够满足基本导航、在航飞行与精密进近等应用需求。所提方法解决了10参数模型从GEO卫星向其他类型卫星的拓展问题。     

GRACE重力计划在揭示地球系统质量重新分布中的应用

2002年3月成功发射的美德合作卫星重力计划GRACE(Gravity Recovery And ClimateExperiment),即将提供空间分辨率约为200 km而时间分辨率为1个月的时变地球重力场模型序列。GRACE计划的星座由两颗相距约220 km,高度保持为300-500 km、倾角保持约90°的近极轨卫星组成。由于采用星载GPS和非保守力加速度计等高精度定轨技术,以及高精度的星一星跟踪数据反演地球重力场,在几百公里和更大空间尺度上, GRACE重力场的精度大大超过此前的卫星重力计划。根据GRACE时变重力场反演的地球系统质量重新分布,将对固体地球物理、海洋物理、气候学以及大地测量等应用有重要的意义。虽然其设计寿命只有5 yr,但研究表明GRACE的结果可用于研究北极冰长期时间尺度的变化,并进而研究极冰融化对全球气候变化,特别是对海平面长期变化的影响。在季节性时间尺度上,利用GRACE重力场反演的质量重新分布足以揭示平均小于1 cm的地表水变化,或小于1 mbar。的海底压强变化。除了巨大的社会效益和经济效益外,这些变化对了解地球系统的物质循环(主要是水循环)和能量循环有非常重要的意义。介绍GRACE重力场揭示的地球系统质量重新分布,为理解其地球物理应用提供必需的准备;同时针对我国大陆和沿海地区的地球物理应用提出初步的设想。     

导航卫星历书参数拟合算法研究

对导航卫星历书问题进行了综合研究,并结合J2项分析解,提出了两套新的历书参数拟合方法和用户算法,与正常算法不同的是:8参数历书拟合算法以Ω=-3/2J2R2t/p2n cos I隐性直接代替历书参数Ω1 ;在用户算法中对MEO卫星以ωk=ω0-ω1·(△t/2-tk),对高轨卫星以ωk=ω0-ω1·(△t/2-tk)/2修正历书参数ωk,其中ω1=A2/p2n(2-5/2sin2 I).9参数历书拟合算法在8参数的基础上增加了一个历书参数M=(T_Errn-T_Err0)/△t/a参数,在用户算法中以ωk=ω0-ω1·(△t/2-tk),Mk=M0 n·tk-M·(△t/2-tk)修正ωk和Mk·通过多组模拟轨道和IGS精密轨道的历书拟合实验,结果表明,新8参数历书拟合方法具有参数少、迭代收敛速度快、对MEO卫星拟合精度高等优点;新9参数历书拟合算法,迭代收敛快,拟合精度优于其他算法.     

地球形状间接摄动

本比较分析了用两种不同方法求得的地球形状间接摄动公式；通过建立地球质量多极矩与地球引力场系数的关系。证明了当只考虑地球质量四极矩是[1]与[2]公式的等价性；因而尽管[1]方法给出的公式更完整，但在目前观测精度下这两套公式可以等价使用。     

北斗卫星导航系统混合星座的光压摄动建模和精度分析

卫星帆板及本体受照情况变化复杂,导致卫星光压摄动力的变化难以准确模制,既是动力学定轨的最大误差源,也是定轨预报精度降低的主要原因。针对此问题,采用北斗地面系统的区域监测网数据,详细比较了3种主要的经验模型（T20模型、ECOM5参数模型、ECOM9参数模型）对不同卫星的适用性情况。结果显示,在春秋分前后,地球同步轨道（geosynchronous earth orbit,GEO）卫星使用ECOM9参数模型最好,其解算的卫星钟差与星地双向钟差的互差标准差优于2 ns;对于倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous satellite orbit,IGSO）卫星和中地球轨道（medium earth orbit,MEO）卫星,无论是在动偏期间还是姿态模式转换期间,T20模型表现出更好的适用性。不同于此前国内外学者的相关研究,试验表明,对BDS混合星座的不同类型卫星、同一卫星的不同时段,应采用不同的经验太阳光压模型,以获得更高的定轨和预报精度。     

利用VLBI数据确定"探测一号"卫星的轨道

双星计划的“探测一号”是中国首颗真正严格意义上的科学实验卫星,其运行轨道为中国迄今所发射的卫星中距地球最远,远地点地心距达7．8万公里．采用射电天文的VLBI技术可以对“探测一号”以及更远的深空目标,如探月飞行器实现跟踪．为了验证VLBI技术在我国探月计划中的作用,上海天文台组织了国内目前仅有的上海、乌鲁木齐和昆明3个台站对“探测一号”进行试跟踪,利用对“探测一号”约两天的VLBI观测数据,确定“探测一号”卫星的轨道,对VLBI的定轨能力做初步的探讨．按照测控部门提供的初轨 (其精度仅保证跟踪)推算的轨道与VLBI时延的拟合误差平均约2 km,时延率的拟合误差平均约15 cm／s．而利用VLBI数据定轨后的拟合程度相对于初轨有了很大的改善,结果表明,单独利用VLBI时延定轨,时延的拟合精度约5．5 m,作为外部检核的VLBI时延率的拟合精度在2 cm／s左右．单独利用VLBI时延率定轨,时延率的拟合精度约为1．3 cm／s,作为外部检核的VLBI时延的拟合精度约为29 m．而若将时延和时延率数据联合定轨,采用其内符精度加权,VLBI时延和时延率的残差分别为5．5 m和 2 cm／s．为了合理地评估VLBI定轨的真实精度,利用模拟数据进行误差协方差分析,结果表明VLBI定轨精度受动力学模型误差的影响较大,由于"探测一号”卫星的动力学模型难以精确确定,所以利用两天弧段的VLBI数据确定“探测一号”卫星轨道的位置误差为km量级,而速度误差可达cm／s量级．模拟计算还表明, VLBI和USB数据联合定轨可以大大提高定轨精度．     

区域卫星导航系统无电离层组合定位精度分析

电离层折射误差是卫星导航系统定位的主要误差源之一。目前使用最广泛、最有效的电离层折射误差改正技术是双频技术。区域卫星导航系统具有3个频率的观测数据,可以形成多种消除电离层一阶项的观测组合以及消除电离层二阶项的观测数据。文中假设各个频率上的观测噪声相同,推导了B1/B2,B1/B3和B2/B3三种消电离层一阶项组合的表达式,其噪声放大因子分别为2.899,3.527和14.286;推导了B1/B2/B3消电离层一阶项且噪声最小组合的表达式,组合系数分别为6.179,-3.826和-1.000,该组合的噪声放大因子为2.865;推导了消除电离层二阶项组合的表达式,组合系数分别为-0.263,-0.749和1.000,该组合的噪声放大因子为35.748。利用实测的伪距数据对5种组合的定位误差进行了计算。定位结果表明,消电离层一阶项且噪声最小的定位精度最高;B1/B2,B1/B3和B2/B3组合定位精度依次降低;B1/B2/B3消电离层二阶项组合虽然消除了电离层二阶项,但噪声放大了35.748倍,因此其定位精度最差。     

对两种GPS解算方案的残差统计检验评估

文[1]和[2]中提出根据拟合后剩余残差的统计检验来全面评估解算,其想法是除了一般采用的ＲＭＳ和协方差外还试图以更多的统计量来反映解算更细致的差别.将其应用于Ｌａｇｅｏｓ激光资料的处理,文[3]鉴别了具有相同ＲＭＳ水平而差异较大的不同解算.但是除了理论上的依据外,文[3]事实上未能表明其中残差分布较合理的解确实优于其余的情况.本文的目的之一是试图改进这一不足之处.采用由美国喷气推进实验室(ＪＰＬ)发展的ＧＰＳ数据处理软件ＧＩＰＳＹ,本文比较仅固定精密星历(ＦｉｘｅｄＰｒｅｃｉｓｅＯｒｂｉｔｓ,简称为ＦＰＯ)和同时固定精…     

基于国产ARM架构CPU的导航卫星精密定轨解算效率优化方法

以国产飞腾CPU为例,讨论在国产ARM架构CPU基础上的导航卫星精密定轨解算效率优化方法。基于导航卫星精密定轨解算流程中钟差约化和法方程求逆耗时较多,分别利用多线程和OpenBlas对上述2个过程进行优化。结果表明,优化后解算效率大幅提升。钟差约化方面,采用100个测站32颗导航卫星进行解算时,原始单历元平均耗时1.105 s,优化后为0.188 s;法方程求逆方面,原始求逆平均耗时2 264 s,优化后仅需78 s。     

二体问题状态转移矩阵的分析解和数值解的比较

对二体问题的状态传播问题, 以Ａｊｉｓａｉ 卫星某历元的初轨为例,考虑５ｄ （ 天） 、１０ｄ （ 天） 和１００ｄ （ 天） 间隔的弧长, 本文分别给出了它们的分析解和数值解。结果表明： 对应于５ｄ、１０ｄ、１００ｄ 间隔的弧长, 二体问题状态转移的分析解与数值解在１０－１０ 、１０ －８ 和１０－７ 以内的相对偏差下能够保持其一致性。