一种基于伪逆平差理论的导航星座整网定轨方法

针对分布式单星自主定轨存在的次优解及滤波易发散等问题,结合整网伪逆平差理论和航天器轨道动力学定轨理论,提出一种导航星座整网自主定轨方法。讨论卫星网与大地自由网平差方法的区别,结合伪逆平差和卫星动力学定轨方法,建立导航星座整网自主定轨方法,并给出整网定轨基本流程,最后以典型Walker星座为例进行整网自主定轨仿真验证。结果表明,在初始位置误差1 m、星间测量噪声0.1 m、不考虑钟差的条件下,星座自主运行5 d,每颗卫星的定轨误差均小于0.8 m,星座平均定轨误差小于0.5 m,验证了该方法的有效性。     

GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响分析

为研究不同条件下GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响,在不同测站分布条件下采用不同定轨弧长分别进行GPS/BDS联合定轨和BDS独立定轨,并从轨道重叠弧段不符值、与MGEX分析中心产品比较以及卫星激光测距检核残差3个方面详细比较两种定轨方法的精度。结果表明,区域网条件下,联合定轨能够显著提升1 d解北斗IGSO/MEO卫星的轨道精度,但对3 d解的北斗各类卫星定轨精度的改善较小;全球网条件下,无论是采用1 d还是3 d定轨弧长,联合定轨均能在一定程度上改善北斗IGSO/MEO卫星轨道沿迹方向和法向的精度,但对径向绝对精度的改善较小;而对于北斗GEO卫星,全球网条件下的联合定轨对其轨道各方向精度的影响均较小。     

基于区域监测站的BDS定轨策略分析

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究,得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明,选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站,利用72 h弧长观测数据,采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度,其中GEO卫星轨道精度约291 cm,IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨,也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。     

基于Bayes理论的星间链路自主定轨误差评估方法

针对导航星座自主运行期间因缺乏外部基准而导致自主定轨结果不能得到有效评估的问题,提出一种基于Bayes理论的自主定轨结果评估方法。一方面充分考虑定轨误差的先验统计特性,以提供先验位置基准;另一方面以卡尔曼滤波中定轨协方差的迹作为定轨URE的表征量,解决了自主定轨中对定轨误差没有观测信息的问题。利用自主定轨的仿真数据对该方法进行验证,结果表明,对于单颗卫星,在24 d内,由该方法得到的URE估计误差不超过±0.5 m,验证了该方法的可行性。     

联合低轨卫星和地面监测站数据确定导航卫星轨道

探讨同时利用星载数据和地面监测站数据进行导航卫星联合定轨的方法。为验证该方法的有效性,利用2011-03-16~31中国境内7个GPS监测站的观测数据和GRACE-A&B星载数据进行定轨实验。结果表明,在7个国内监测站基础上,加入一颗低轨卫星（GRACE-B）星载GPS数据,GPS可见弧段增加约14%,卫星径向、切向和法向（R、T、N）定轨精度可分别提高约35%、44%和45%;若同时加入GRACE-A和GRACE-B星载数据,可见弧段增加约18%,R、T、N分量精度分别提高约51%、60%和62%。该方法为区域监测站布设条件下导航卫星定轨精度的提升提供了一种新思路。     

导航卫星非差精密定轨测站选取策略分析

推导了测站分布对定轨精度影响的公式,提出一种兼顾测站数量、观测数据质量以及测站地理分布的测站选取策略。利用IGS和iGMAS全球观测网数据,设计了3种不同的测站分布方案,进行GPS精密定轨实验。结果表明,使用30个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到6.0 cm左右|使用40个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到3.5 cm的水平|使用50个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到2.8 cm以内|超过50个的测站对GPS定轨精度提高基本上没有贡献。     

BDS卫星动力学参数最优解与定轨跟踪站最优分布

基于动力学定轨原理与方法,给出动力学参数精度衰减因子（MDOP）的计算方法;以MDOP值为标准,分析BDS定轨中不同跟踪站的分布以及分布方案的优劣;最后,利用BDS单系统定轨进行验证。结果表明,MDOP值和定轨精度间的对应关系显著,可以作为优选定轨跟踪站分布方案的依据。     

星载GPS实时定轨中重力场模型阶次的最优确定方法

分析重力场模型的截断误差及其影响因素,并用多颗不同轨道高度的低轨卫星GPS实测数据进行实时定轨仿真分析,提出实时定轨精度能够达到1.0 m(伪距法实时定轨)和0.5 m(相位法实时定轨)的重力场模型阶次的最优确定方法。使用CHAMP和TerraSAR-X 2颗卫星实测数据,验证了重力场模型阶次的最优确定方法的可行性和有效性。该方法不仅避免了传统经验法确定重力场模型阶次不准确的问题,而且不需要借助精密轨道进行精度评估,便于实时定轨系统的工程应用。     

两种北斗卫星精密定轨方法的对比

给出了北斗卫星单系统和多系统融合非差精密定轨方法的基本原理和主要区别,并结合实测数据,对比分析了两种方法的定轨精度。结果表明,在一定观测条件下,两种方法定轨精度基本相当,GEO卫星三维定轨精度能达到1 m左右,IGSO和MEO卫星能达到0.2~0.3 m,3类卫星径向轨道精度优于10 cm。     

GRACE-FO卫星非差运动学精密定轨及精度分析

在详细分析非差运动学精密定轨原理和步骤基础上,采用平滑卡尔曼滤波算法,通过自主研发的精密定轨软件对GRACE-FO卫星进行非差运动学精密定轨。结果表明,与官方科学轨道相比,平滑滤波不仅能提高定轨开始阶段的精度,而且整体上定轨精度也得到提升,GRACE-FO C星轨道残差为2～4 cm, GRACE-FO D星轨道残差为3～5 cm。     

利用基准站观测资料确定GPS卫星轨道

介绍了目前国际上GPS卫星定轨现状、定轨工作原理和计算所采用的方法。利用中国地壳运动观测网络基准站的观测数据，进行自主星历的计算，获得了GPS卫星的轨道信息并进行了结果的精度分析。研究了基准站的选取，讨论了精度较高、计算用时较少的基准站选取方案。由该网络得到的自主星历的精度在0．4m以内。     

不同约束对GPS观测网平差结果的影响

对卫星轨道和测站坐标的约束程度设计了 4种方案 ,对中国地壳运动观测网络10 18GPS周的基准站观测数据进行了试验研究。结果显示 :松驰轨道和紧约束 IGS站方案的结果与紧约束轨道和 IGS站方案的结果基本一致 ,认为这与先验坐标的精确度较高有关。其他方案之间存在较大的差别。最后讨论了大尺度 GPS监测网数据处理时参考基准的选择问题 ,认为一般情况下 ,应该使用全球解 H文件 ,把平差结果归算到全球参考框架中     

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基于全球IGS数据的GPS导航星座精密轨道确定

研究GPS导航星座精密轨道确定的基本问题及其处理策略.基于2008年3月29日至4月7日的148个站的IGS站数据,计算了GPS卫星轨道的单天解和3天解,通过与CODE中心的最终轨道进行比较,评价了相应轨道的精度.结果显示,基于该导航星座轨道生成策略,单天轨道解径向精度优于9 cm,3天解轨道径向精度优于5 cm.     

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抗差方差分量估计在卫星定轨中的应用

针对卫星精密定轨过程中观测资料存在粗差以及观测资料的合理定权问题，将抗差方差分量估计引入到卫星精密定轨中。采用Lageos 2卫星1996年1月至2000年12月的全球SLR实测数据进行了卫星精密定轨计算，结果表明，抗差方差分量估计既可以有效地减弱观测资料中粗差的影响，又可以较好地解决观测资料的合理加权问题，从而可以提高卫星的定轨精度。