北斗三号实时精密轨道钟差估计及精度效率评定（英文）

作为中国自主研发的全球卫星导航系统,北斗卫星导航系统的建设从一开始就确定了三步走的战略。围绕精度和效率等性能指标,进行了几项试验以确定一个合适的地面跟踪网。结果表明,在已有60个测站的情况下,增加跟踪站的数量并不能继续提高北斗三号轨道和钟差产品的精度。进一步的精度提升应该更依赖于天线相位中心改正缺失和太阳光压模型不完善等模型缺陷问题的解决。     

稳健估计在轨道改进中的应用

通过对20颗卫星的模拟计算，研究了人造卫星光学观测的轨道改进方法，给出了资料预处理(观测精度σ0=5″)的剔除门限，使野值的比例在大多数情况下小于10％；在轨道改进中，先用Huber估计迭代2次，再用Hampel估计迭代到收敛，保证了轨道改进的精度；重点研究了Hampel估计的权函数参数(C0，C1，C2)的取值，得出结论：对于大于或等于6σ0的野值，C0可取为2．2，C1可取为3．6，C2的取值和野值大小有关．     

卫星轨道确定模型误差的深度加权核估计方法

卫星动力学模型误差是客观存在的事实,动力学模型误差传递到轨道确定算法中构成部分形式未知的模型误差,并且与测量系统自身的系统误差和随机误差耦合在一起形成定轨模型误差,严重影响轨道确定精度.详细推导了存在动力学模型误差的轨道改进方程,对模型中能准确描述的部分建立了参数化模型,对不能准确描述的误差部分,建立了非参数模型.构建了部分线性轨道改进模型,利用二阶段估计法和核函数估计法对模型误差进行拟合估计,并在轨道改进中予以补偿.根据数据深度理论,建立了非参数模型误差的深度加权核估计方法,提高了模型误差估计的抗差性.最后结合天基空间目标监视系统进行了轨道确定仿真实验.实验结果表明,模型误差是影响轨道确定精度的重要因素,核函数估计法可以有效估计定轨中的模型误差,窗宽是提高模型估计精度的重要变量,通过深度加权处理可以明显提高核函数估计的抗差性,提高轨道确定精度.     

基于自适应稳健最小p范数估计的轨道确定方法研究

当测轨数据误差不服从正态分布时,传统的最小二乘(LSE)轨道确定方法将不是最优的.为了获得高精度的定轨结果,一种可行的策略是采用基于最小p范数(Lp)的轨道确定方法.通过分析Lp估计的相关性质,得出普通Lp估计不具有良好的抗差性的结论.为抑制模型误差和异常值的影响,提出了基于数据深度加权的稳健最小p范数估计方法,并证明了相关性质,得出了其崩溃点可以达到1/2的结论.最后,通过残差分析和矩估计法自适应估计相关参数,使得估计达到最大效率.以天基空间目标监视系统为背景进行了仿真试验.结果表明,当观测数据存在系统误差或异常值时,或者当目标动力学模型存在误差或者天基观测平台存在系统误差时,即使观测数据服从正态分布,LSE也不是最优的,在这种意义下自适应稳健Lp估计轨道确定方法比传统轨道确定方法更加稳健,定轨精度也更高.     

初轨的稳健估计算法

讨论单测角资料(数据中包含异常值)初轨的稳健估计算法．该算法既可用于提供可靠的初轨,又可用作资料预处理,剔除异常值．稳健估计算法的崩溃点为16％至25％,可剔除6σ以上的异常值．     

我国低轨道卫星定轨精度分析

针对高度在250－350km的三颗低轨道卫星,根据我国现有的卫星跟踪网和跟踪技术（雷达测距和多普勒测速）等观测条件,利用模拟方法估计和分析了各种误差源对定轨精度的影响,并对能达到的定轨精度进行了恰如其分的估计。     

基于SLR精密轨道的天文定位精度分析

利用全球卫星激光测距服务系统(ILRS,International Laser Ranging Service)标准点资料对Ajisai卫星进行精密定轨,残差均方根(RMS)优于3 cm,得到该星的精密轨道.进而对长春站40 cm空间碎片光电望远镜获得的Ajisai卫星的天文定位资料进行精度分析,外符合精度约3″左右.单独利用天文定位数据进行轨道改进,内符合精度优于3″.改进轨道的x、y、z坐标3分量在观测数据覆盖范围内的精度在100 m之内.同样地对Jason-1卫星作数据分析,结果和Ajisai卫星精度相当.分析各个弧段的精度变化,发现定标星个数减少,会导致天文定位精度下降.据此提出可以把最少定标星比例作为评定数据质量的参考指标之一.     

GNSS精密轨道产品不连续性分析及评估

按照目前的国际规范, 高精度GNSS (Global Navigation Satellite System)轨道产品一般以天为周期进行发布, 提供给用户使用. 连续使用多天的产品存在不同天间的跳变问题. 利用德国地学研究中心(GFZ)、欧洲定轨中心(COD)、欧空局(ESA)、美国喷气试验室(JPL)以及上海天文台(SHA)共5个GNSS分析中心2013---2017年的轨道产品, 分析了轨道跳变的特性. 计算结果表明: GFZ、COD、ESA、SHA和JPL的3维轨道跳变平均分别为7.79cm、1.51cm、7.77cm、11.75cm和2.51cm. 轨道跳变序列的周期特性分析表明: 序列存在90d、120d、340d左右的显著周期项, 对应于海潮对地球自转的影响, 其振幅为数毫米至1cm左右. 表明精密轨道确定需要进一步精化该项模型; GPS的跳变序列还存在与卫星星座相关的175d和352d左右的交点年显著周期项. 此外, 针对COD产品外推轨道的分析, 验证了地球反照辐射压和太阳光压模型等动力学模型对轨道的差异.     

高维黑洞的非热辐射与粒子轨道

在本文中，我们讨论了：（1）高维Reissner-Nordstroem黑洞的非热辐射，发现非热辐射中径向有效势及粒子能量均依赖于时空维数D。（2）高维Schwarzschild黑洞的粒子轨道运动，发现光子圆轨道半径随着维数的增大而减小；当维数大于4时，不存在有粒子速缚轨道，也不存在最小稳定轨道半径。     

GEOSAT及其轨道特征

本文介绍了美国的海洋测高卫星GEOSAT,分析讨论了GEOSAT的理论设计轨道及实测轨道特征。     

论初轨计算的最佳精度及二重解

从最优估计的角度,研究短弧测角资料初轨计算的最佳精度及准最佳精度算法．按照统计理论,对一般的参数估计问题,其估计误差的方差存在Cram’e4-Rao下界,这就是初轨理论的最佳精度;通过大量的模拟计算表明,文［1］中提出参考矢量法,其精度已充分接近C·R下界,且模拟计算轨道统计精度与观测误差成正比,可以认为是一种初轨计算的准最佳精度算法;对于小偏心率情况,发现一个重要的事实：初轨计算有二重解,更准确地说,在M0的左右两个半平面内有真假两个解,偏心率愈小,平近点角M0愈接近±π／2,给出的假解的概率愈大．针对这一情况,提出一种算法,可以给出2个解,其中必定有一个是真解,它有较高的精度.     

方差分量估计方法在ERS—2卫星精密定轨中的应用

将方差分量估计（VCE）方法应用于ERS－2卫星的精密定轨,用SLR和PRARE资料计算了1998年前3个月的23个长度为5天的弧段（除了调整轨道的时段外,相邻弧段有两天的重叠）,从观测值残差分析和重叠弧段比较两个方面,考察VCE方法对定轨计算的影响,并给出了各组观测值的平均验后均方差,对观测值残差的分析表明,使用VCE方法明显地改善了观测值的拟合程度,但从阿卑（Abbey)标准对观测值残差的检验结果来看,使用VCE方法不能消除轨道中由力学模型和几何模型误差引入的系统差,重叠弧段比较的结果表明：（1）使用VCE方法缩小了重叠弧段的平均距离差,并改善了一部分权段明显不合理的偏离,使最后得到的轨道具有更均匀的精度,（2）相比较而言,VCE方法使相邻弧段靠拢的趋势在轨道切向体现得较为明显,由各组观测值的平均验后方差可见,说单个标准点观测值而言,部分SLR台站的观测资料在定轨计算中占有比其他观测资料更重的地位,纵观全文,使用VCE后得到的观测值的平衡验后均方差来确定资料的双重将比使用均方差更为合理。     

统计定轨中随机模型的验后估计

在卫星精密定轨中,对资料的加权一般是采用经验的方法,本文采用赫尔默特（Ｈｅｌｍｅｒｔ）方差分量估计方法,对Ｌａｇｅｏｓ２卫星６个月的ＳＬＲ资料进行试算,统计了各台站的验后方差,结果表明,用验后方差估计的方法可以得到各台站大致合理的权重,而且可以检验参数配置的合理性。     

人造卫星变轨检测算法

讨论基于多卜勒资料对人造卫星变轨的检测问题，提出对验后残差序列进行等方差检验的算法，判断卫星第1天有否变轨；还提出一种由预报残差序列估计△αk的算法，判断卫星第2、3天有否变轨，当多卜勒资料标准差为0.2厘米／秒时，计算表明，算法能可靠检测轨道半长径α改变3米以上的变轨。     

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。     

PUVM2测轨方法的误差估计及其传播

本文根据误差理论,对ＰＵＶＭ２测轨方法的误差及其传播规律进行了初步的分析和研究,给出了卫星的轨道根数σ和空间位置ｒ↑→的内符合误差估计公式。     

星载单频GPS接收机低轨卫星几何法定轨研究

讨论星载ＧＰＳ接收机为单频情形的低轨卫星几何法定轨,包括绝对定轨法,相对定轨法和动态网定轨法,并利用ＴＯＰＥＸ／ＰＯＳＥＩＤＯＮ卫星星载ＧＰＳ实现Ｌ１观测值进行验证。结果表明,绝对定轨法三维轨道位置精度可达２０ｍ左右,适用于低轨卫星实时导航;相对定轨和动态网定轨精度均比绝对定轨精度高,伪距相对定轨三维轨道位置精度可达米级,载波相位相对定轨精度可达分米级;动态网定轨相当于在各基准站相对定轨之间加权均     

测角观测误差在初轨确定中的传布

本文用非线性规划方法探讨了初轨确定问题。测角观测误差看作为参数的微摄动,而非线性规划的灵敏性分析模型（ｆｈｐ） 建立在无摄动的情况下。由此,得出了在一阶近似下轨道根数计算值和测角观测误差值间关系的分析表达式。