小倾角LEO多星天基平台光学跟踪GEO精密定轨

针对地基卫星测控系统(Tracking Telemetry and Command, TT&C)系统对地球静止轨道(Geostation-\lk ary Earth Orbit, GEO)卫星在空间和时间覆盖上的局限性, 提出小倾角低地球轨道(Low Earth Orbit, LEO)多星组网天基平台对GEO卫星进行跟踪定轨的方法. 根据空间环境和光学可视条件对仿真数据进行筛选以模拟真实的观测场景, 利用光学测角数据, 使用数值方法对GEO卫星的轨道进行确定. 结果与参考轨道进行重叠对比, 在平台轨道精度5 m、测量精度5rq\rq、 定轨弧长12 h的情况下, 两颗LEO卫星对GEO卫星进行跟踪定轨的精度可达到千米量级, 4颗LEO卫星对GEO目标进行跟踪定轨的精度可达到百米量级. 随着LEO组网卫星数量的增加, 定轨精度得到了较大的提高.     

基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

连线干涉测量(Connected Element Interferometry, CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术, 已用于空间目标的跟踪监视. 地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务, 其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要. 针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报, 分析了定轨算法的形亏和数亏, 在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上, 提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法. 利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报, 实验结果表明, 采用优化后的半长轴初值, 30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km, 能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.     

GEO卫星定轨可视化软件设计

介绍了基于Windows系统开发的GEO卫星定轨可视化软件,该软件是采用Microsoft Visual Studio 2005软件平台,利用Visual Basic.NET编程技术开发设计的,具有预处理观测数据资料、解算GEO卫星精密轨道、分析和图形化轨道解算结果等功能。该软件界面友好、可操作性强、方便省时,有效地提高了GEO卫星定轨工作效率。     

区域导航卫星精密定轨研究

区域卫星导航系统采用混合星座设计,GEO(地球同步轨道)卫星是系统的重要组成部分,其精密定轨技术也是导航系统的关键技术之一。GEO卫星的高轨特性致使地面跟踪基线长度有限,定轨几何条件不佳;其静地特性致使卫星轨道与钟差存在强相关特性,对于基于伪距的GEO卫星定轨模式,需要星地与站间时间同步技术的支持。因此,如何利用区域卫星导航系统的多种测量技术实现多模式、多层次的导航卫星精密定轨,是一项值得深入研究的课题。     

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     

转发器式卫星测轨方法

提出了转发器式卫星测轨方法。发射信号和接收信号的不同组合,形成不同模式的转发器式卫星测轨方法,并给出了不同模式下归算转发器式卫星测轨的公式。自发自收模式下的转发器式卫星测轨方法的观测和计算结果表明,定轨观测残差小于9cm。用转发器式卫星测轨方法,不但能给出高精度时间比对结果,而且能给出高精度卫星轨道和卫星预报轨道。     

地球定向参数预报误差及其对北斗三号卫星定轨精度的影响

地球定向参数(Earth orientation parameters, EOP)是地球参考系到地心天球参考系之间转换的桥梁,是卫星精密定轨过程中不可缺少的重要参数。以国际地球自转服务(International Earth Rotation Service, IERS)和中国科学院上海天文台(Shanghai Astronomical Observatory,SHAO)提供的EOP参数为例,分析了北斗三号仅区域网观测模式和星地星间联合观测模式下的定轨精度与EOP预报误差间的关系。研究表明,对于IERS提供的产品,其预报误差对仅区域站定轨模式的定轨精度影响较小,但是其10 d内的预报误差对星地星间联合定轨模式定轨精度的影响可达到分米级。对于SHAO提供的产品,两种定轨模式的定轨精度均随着EOP预报天数的增大而逐渐衰减。除此之外,不同产品的星地星间联合定轨模式下定轨精度均小于仅区域网监测下的定轨模式下的定轨精度,表明星间链路的加入可以降低卫星定轨对EOP预报误差的依赖。该研究对区域观测条件下的卫星精密定轨工程实现具有重要意义。     

探测双星轨道演变及定轨精度分析

探测双星是中国目前在轨运行的大椭圆轨道卫星.自发射以来,双星轨道不断演变,对定轨和预报精度产生了一定影响.定性定量地分析了探测双星的轨道演变规律.在当前的跟踪模式下,根据轨道演变的不同阶段分析了相应的定轨预报精度,从而为卫星应用部门调整计划模式,确保卫星有效载荷正常提供依据.最后,通过轨道演变的趋势预测了双星的轨道寿命.     

区域网GPS卫星独立定轨的研究

根据我国广域差分GPS系统对GPS卫星定轨的要求,通过对国内GPS跟踪网实测数据的处理,分析和讨论了区域网定轨的数据处理方法和可能达到的定轨精度。为了提高所定轨道的稳定性和先进实时预报的精度,通过对所定轨道的误差分析提出在轨道沿迹方向引入经验加速度计算方案。计算结果表明,采用此方法后GPS卫星的定轨精度有了显提高。既论证了利用我国区域GPS网和广播星历进行独立定轨的可行性,也阐述了提高轨道预报精度的方法。     

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。     

基于轨道改正的卫星电视时间传递

利用在模拟卫星电视信号中插入的时间信息可实现时间传递,但由于它常采用固定的卫星位置,限制了时间传递精度。为此,研究了基于轨道改正的卫星电视时间传递方法,并给出了在轨道改正的基础上实现单向和共视时间传递的计算公式。将该方法应用于我国的模拟卫星电视时间传递中,计算了从中央电视台到国家授时中心的单向时间传递结果。     

基于转发式测轨系统的GEO卫星机动检测初探

通过对利用C波段转发式测轨网观测"鑫诺一号"卫星得到的原始资料进行初步分析,探讨卫星轨道机动时卫星在测站与卫星连线方向的距离、速度和加速度的变化规律,并提出一种通过对原始观测数据的拟合比对,实现GEO卫星(地球同步卫星)轨道机动检测的方法。分析比较表明,用该方法检测到的卫星机动开始和结束时刻与星载推力器实际喷火开始和结束时刻之间的差别小于3 min,该方法对处于机动期间的轨道确定有一定的积极意义。     

基于STK的寿命末期GEO卫星轨道演化分析

地球同步轨道上的GEO卫星接近寿命末期时,星上的有效载荷和电子元器件等仍能正常应用,此时如果只做东西方向的位置保持,可以大幅度延长卫星的在轨工作寿命。简要介绍了引起GEO卫星轨道变化的主要摄动力,利用STK软件分析寿命末期GEO卫星的运动规律,并给出这类GEO卫星轨道演化的仿真分析流程,用以指导寿命末期GEO卫星的开发应用工作。     

多层卫星网络星间链路性能分析与设计

对多层卫星网络星间链路各参数之间的关系进行了分析,分别在S和Ka波段上分析计算了GEO(对地静止轨道)-IGSO(倾斜同步轨道)、GEO-MEO(中轨道)和IGSO-MEO卫星间的星间链路参数Eb/N0、发射功率、天线直径和数据速率间的关系。根据计算结果对星间链路的性能进行了分析,在分析计算的基础上得到了一些规律性的结论,这些结论可应用于星间链路的设计与建立。     

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。     

两行根数辅助的SLR单站定轨

单站测距资料定轨的困难限制了漫反射SLR(Satellite Laser Ranging)测距资料的应用.为此,提出利用两行根数模拟多站SLR测距资料作为辅助,实现单站SLR测距资料定轨的方法.该方法对卫星Ajisai单站SLR测距资料定轨并生成5 d预报轨道,误差小于40 m,实现利用单站测距资料的轨道改进,验证了方法的可行性.     

导航卫星精密定轨与时间同步技术进展

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递.随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新,卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月,北斗三号卫星导航系统正式开通,为"一带一路"国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务.综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战,针对上述问题,阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标.与GPS等其他GNSS系统进行比较,分析了不同导航系统技术特点.最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图,为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.