推广的卡尔曼滤波法在卫星精密预报中的应用

本文借用推广的卡尔曼(Kalman)滤波法实时处理几圈单站的激光测距资料来改进卫星的轨道,以达到精密预报此后近期内卫星位置的目的。在建立动力学模型中,计及了地球扁球形的摄动、大气阻力、太阳辐射压的效应以及日月引力摄动。在计算这些摄动过程中,地球重力位对带谐、扇谐和田谐项都展开到了第11次和第11阶;大气密度分布采用简化的“指数模型”;地影假定呈圆柱形;并以旋转的开普勒轨道求日月的地心坐标。在卫星的状态估计过程中应用推广的序列估计算法,借助数值积分方法积分状态向量和协方差矩阵。利用激光卫星LAGEOS的测距模拟资料和真实数据分别对本方法进行了检验。结果表明:应用本方法即使处理单站的少数几圈的观测数据,可相当精确地预报卫星在此后几圈的位置。如果处理更多圈数的数据,则卫星的预报可以达到更高的精度。并且由于按照本方法建立起来的计算程序可以在小型电子计算机,例如PDP11/60上实施,同时保持应有的精度,因此它颇具有实用的价值。