GLONASS卫星轨道积分算法分析

推导了利用四阶龙格-库塔方法对GLONASS卫星运动方程进行轨道积分的计算公式,根据实际数据处理结果对积分区间、积分步长作了一定分析,在对定步长积分方法和变步长积分方法分别进行介绍的基础上,对两者的结果作了比较。     

配置法在卫星轨道积分中的应用

介绍了配置法的基本原理和计算方法,探讨了其在卫星轨道积分中的应用。分析了不同的积分步长与方法阶数对积分精度的影响,并确定了适宜的积分步长与方法阶数(与Bernese软件的缺省值一致)。此外,通过与用传统数值积分方法设计的联合积分器计算结果进行比较,得出了配置法的一些优点:可以取较大的积分步长;配置法直接给出的是各个积分区间的多项式系数,用户无需进行内插和拟合即可方便地得到任意时刻的卫星位置和速度。     

多系统GNSS卫星轨道快速积分方法

快速高效且高精度的轨道数值积分算法是多系统GNSS卫星联合快速精密定轨的重要基础。本文从自适应变换Admas积分步长和多卫星同步积分两方面研究了多系统GNSS卫星轨道快速积分方法。为了验证该方法的精度和效率,利用武汉大学(WHU)与欧洲定轨中心(CODE)发布的事后精密星历进行轨道动力学拟合。试验结果表明:GPS/GLONASS/BDS/Galileo 4个系统卫星平均三维RMS均优于20mm;在不损失传统方法精度的前提下,单颗卫星平均积分与拟合耗时仅需0.09s,较传统逐颗卫星固定步长积分算法提升了14倍,并且随着卫星数的增加,效率提升越明显。     

地球重力场模型对低轨卫星轨道积分的影响

介绍3种不同的地球重力场模型及其(约化)动力学定轨中所涉及的动力学模型,并基于Collocation轨道积分方法对CHAMP卫星进行数值积分,然后将轨道积分结果与JPL快速精密星历相比较。实验结果表明,由CHAMP卫星SST数据反演生成的EIGEN-2模型引力位系数具有较高的精度,能够满足低轨卫星精密定轨的需要。     

中高轨道卫星轨道参数拟合的改进算法

提出了在任意惯性系下进行轨道拟合的改进算法,解决了中高卫星轨道拟合时出现的法方程秩亏以及不收敛导致拟合失败,实现了算法简单、收敛速度快。     

北斗GEO卫星轨道算法研究

通过实际采集的北斗广播星历数据分析了GEO广播星历的相关轨道根数特性,北斗GEO卫星广播星历拟合坐标旋转法,给出了适用于北斗GEO卫星的轨道计算方法,通过理论分析和试验验证了北斗GEO法的可用性与正确性。     

星载GPS地球静止轨道卫星自主定轨的新算法

针对地球静止轨道卫星的特点，提出了一种自主定轨的新算法——积分滤波算法，即利用Kalman滤波进行动力学模型数值积分与GPS定轨的有效融合。讨论了该算法的基本过程及其中Kalman滤波的数学模型和重要参数。最后给出了仿真实验过程和结果，证明了该算法的可行性。     

卫星轨道标准化及其算法实现

在GPS定位中需要不断地计算卫星的坐标,实时的卫星坐标是根据接收到的广播星历来计算的,而每次计算卫星坐标都需要占用大量内存,影响计算速度。根据GPS卫星轨道标准化的必要性及要求,本文简要介绍了轨道标准化的原理和算法,并通过实例分析了利用切比雪夫多项式进行GPS卫星轨道标准化的精度,拟合时间间隔及节点数选取等问题,得出了一些有益的结论。     

星载GPS地球静止轨道卫星自主定轨的新算法

针对地球静止轨道卫星的特点,提出了一种自主定轨的新算法--积分滤波算法,即利用Kalman滤波进行动力学模型数值积分与GPS定轨的有效融合.讨论了该算法的基本过程及其中Kalman滤波的数学模型和重要参数.最后给出了仿真实验过程和结果,证明了该算法的可行性.     

GEO与IGSO卫星轨道数值积分可行性分析

我国正在组建的北斗卫星导航系统采用了一定数量的GEO和IGSO卫星,为了验证对MEO(如GPS)卫星适用的轨道数值积分方法对GEO和IGSO卫星是否同样适用,本文在二体意义下分别对GEO和IGSO卫星进行了轨道数值积分,先使用变步长的RKF7(8)阶积分法积分10步后,再使用定步长的10阶Adams预测-校正系统进行积分48小时,然后与其理论值进行了分析比较,结果表明原来适用于MEO卫星的轨道积分方法仍然适用于GEO/IGSO卫星。     

利用GOCE卫星轨道反演地球重力场模型

根据积分方程法反演地球重力场的数学模型,利用GOCE卫星2009-11-02～2010-01-02共61d的精密轨道数据反演了几组地球重力场模型。结果表明,GOCE卫星轨道能有效提取地球重力场的长波信息,弥补了GOCE卫星重力梯度带宽的限制,在106阶次的大地水准面误差为±9.6cm,该阶次精度优于EIGEN-CHAMP03S及GRACE卫星两个月轨道反演地球重力场的精度,但由于两极空白,反演的带谐位系数精度偏低。联合GOCE及GRACE卫星轨道反演的模型在106阶次的大地水准面误差为±6.9cm,弥补了GOCE卫星轨道的缺陷。     

三次样条在卫星轨道插值中的应用研究

针对在卫星轨道插值中三次样条插值法的端点约束条件不易获得的问题,提出两种获得端点一阶导数的计算方法:差分法代替导数法;利用位置、速度和加速度之间的导数关系,求解坐标和速度的一阶导数。通过算例仿真表明,两种方法的坐标插值误差达毫米级以上,速度插值误差达厘米级以上,它们的插值精度均不受分段弧长影响,且比7阶Lagrange插值精度要高,但它们的运算时间比7阶拉格朗日插值法略大。其中,方法一优于方法二,因前者的速度插值误差比后者小,且后者的插值结果存在周期性抖动现象,其抖动周期与抽样频率有关。文中方法具有插值精度高,插值精度不受分段弧长影响,运算量不大的优点,是一种实用的卫星轨道和速度插值方法。     

面向精密位置服务的低轨卫星轨道预报精度分析EI北大核心CSCD

LEO卫星精密轨道预报是LEO导航增强系统中重要的技术环节之一,本文使用多种算法来实现不同任务需求下的轨道预报。对于在地面处理系统实现的LEO轨道预报,算法1采用定轨预报同时处理的策略,算法2将离散轨道点进行动力学拟合再进行积分外推。GRACE-C卫星预报5、10、15 min的URE平均精度分别为5.25、5.67、6.25 cm;HY2A卫星为7.83、8.69、9.66 cm;SWARM-A卫星为8.88、9.22、9.63 cm;SWARM-B卫星为8.49、8.98、9.63 cm。对于计算条件受限的LEO星上轨道预报,本文利用单个轨道点及简单动力学模型进行轨道积分外推的算法。该算法主要考虑地球中心引力及非球形引力摄动,因此地球重力场阶次对轨道预报精度产生较大影响。平均高度为500 km的LEO卫星选取60阶重力场,高度为1000 km的LEO卫星选取30阶重力场,可实现预报10 min轨道优于10 cm的预报精度。     

不同轨道类型LEO卫星轨道拟合及预报精度研究

低轨道地球卫星(LEO)的精度直接影响到LEO卫星的应用领域,因此研究合适的模型提高LEO卫星轨道插值/预报精度是一项很有意义且必要的工作. 本文详细研究了滑动切比雪夫多项式、克里金算法在不同类型LEO轨道的拟合、预报精度. 结果表明:采用合适的拟合策略,两种算法均能获得毫米级的插值精度;相较于滑动切比雪夫多项式,克里金算法拟合轨道的空间误差分布更为集中,未随着历元变化出现大幅波动. 克里金算法预报轨道的精度低于滑动切比雪夫多项式;采用克里金算法预报60 s,各颗LEO卫星轨道预报的精度在1~2.5 m;采用滑动切比雪夫多项式预报120 s,各颗LEO卫星可获得优于5 m的轨道精度.      

静止轨道共位卫星相对轨道确定

静止轨道共位卫星相对轨道的确定,对于多星共位任务是十分重要的.根据静止轨道的特性,推导了标准静止轨道定点经度坐标系下共位卫星的相对运动状态方程,提出了采用微波测距和比相测角法获取多颗共位卫星星间测量信息;利用自适应Kalman滤波进行了相对轨道估计.仿真结果表明,利用该算法能够获得较理想的相对位置精度,且自适应滤波解好于标准滤波解.     

雷达卫星精密轨道参数确定的研究

利用改进等效中心投影模型,对欧洲空间局资源卫星(ERS)轨道参数予以精改正。为克服各参数之间强相关性的影响,引入了偏最小二乘回归(PLS)方法,取得了较好结果。     

卫星轨道力学模型分析

本文分析了目前卫星定轨中采用的轨道力学模型误差状况。使用Ｌａ－ｇｅｏｓ卫星的全球激光测距资料，利用长短弧定轨比较方法，给出了力学模型误差对此卫星的影响特性，并对所采用的力模型进行定性、定量分析。结果表明，卫星长弧定轨误差源来自于力学背景尚不十分清楚的因素。     

基于 Collocation 积分的 GPS 轨道仿真

在对G PS仿真的理论实施基础上,为方便求取卫星任意历元的位置、速度、加速度和加加速度,介绍了轨道仿真中涉及的摄动力模型,详细讨论了轨道仿真中初值的确定及轨道外推的方法,选用Collocation积分方法实现了轨道仿真,利用附加确定性参数的方法提高了模型精度,满足了1米精度的定轨要求。     

CHAMP卫星轨道数据的粗差探测

德国GFZ数据中心提供的CHAMP卫星轨道数据中存在少量粗差。本文基于牛顿数值微分公式及误差传播定律给出了卫星轨道时间序列粗差探测的基本原理和粗差定位方法。文章用模拟和实测CHAMP卫星轨道数据进行了计算，验证了该方法的有效性。