差分观测与伪距观测的定位精度

严格论证了在对空间或地面目标的定位中,利用伪距测量观测模型的几何因子大于用台站间一次差分观测模型的几何因子.此外,台站间完全差分测量观测的定位精度优于不完全测量情形的定位精度.这些结果给人们在实际工作中采取何种定位方式提供了可靠的理论依据.     

一类具非零角动量的平面三体系统的数值分析

对一类具非零角动量的平面三体系统研究其三体构形对系统演化的影响．根据Agekian和Anosova提出的构形图(homology map)，三体系统按其构形特点分属于4个不同的区域．通过数值计算，考察了初始位置位于不同区域中的构形颗粒(homolgydrop)的演化，并就有关性质与Heinamaki等人研究的角动量为零的三体系统作了比较指出，构形颗粒的组成系统全部发生解体的时间在L区域最早，H区域最晚，这与零角动量系统不同．还对4个区域的三体系统的寿命进行了统计分析，得到了各区域中末解体的系统数随时间指数衰减的函数关系．     

望远镜几何扭曲实测方法仿真研究

精确求解望远镜几何扭曲效应,有利于提高望远镜的天体测量定位精度,这对天文学的诸多学科具有十分重要的意义.为此,前人发展了一种针对密集星场抖动观测并针对观测底片迭代求解几何扭曲的自校准方法,取得了较好的效果.但是,先前的工作并未对星场的密集程度或抖动方式做进一步要求,而是经验地选择较为密集的星场和较多的抖动次数进行观测.这些经验的观测方式固然能够较好地给出几何扭曲,但有时会占用较多的望远镜观测时间导致效率较低.首先介绍了上述求解望远镜几何扭曲的一般方法;通过仿真模拟,对上述方法的有效性做评估,同时对该方法要求的星场密度和抖动次数等条件做进一步优化;最后,针对实际应用中几何扭曲改正后的定位精度与视场参考星数量的关系也做了进一步的仿真和分析.     

卫星星座与编队飞行问题综述

卫星应用的日益发展需要由多颗卫星组成的卫星系统(形成各种类型的星座)来替代单颗卫星，这就给卫星轨道力学的应用增加了一些新内容。重点阐述了卫星星座整体结构的演化、卫星星座编队飞行中的星-星相对几何构形及其保持问题，以及星座卫星定轨所涉及的测控方式和天地基网联合定轨问题。这些内容都是卫星星座轨道力学中的重要组成部分。     

利用数学形态学算子方法处理无快门相机的拖尾图像

使用全帧转移CCD相机观测空间目标往往拆除快门,从而产生拖尾,严重影响了目标的探测和定位.基于星像与拖尾几何形态的不同,使用数学形态学方法处理拖尾图像.通过比较拖尾处理前后图像中恒星的定位精度和空间目标的定位精度,验证形态学方法可以有效消除天文图像中的拖尾,显著提高拖尾图像中恒星与动目标的探测率及定位精度.结果表明数学形态学方法是一种有效的去除拖尾的方法.     

低轨通信卫星多普勒定位性能分析

为了研究低轨通信卫星多普勒定位性能,首先分析了低轨卫星的对地覆盖特性、信号传输特性以及多普勒频移特性,推导了多普勒定位原理和方法,提出了适用于多普勒定位的精度因子.基于已在轨的铱星和全球星系统,解算了全球范围可见卫星数和定位精度因子,并对相应测站进行了定位仿真实验和误差分析.结果表明:对于铱星和全球星系统,随着纬度降低,卫星可见数减小,多普勒几何精度因子变大;多普勒定位结果精度同时受到频率测量精度、卫星位置误差以及卫星速度误差影响,当卫星位置误差小于10 m、卫星速度误差小于0.1 km·s^-1时,对定位结果影响不大,此时频率测量精度成为影响定位精度的决定性因素,且当频率测量精度为0.01 Hz时,定位精度可达1.18 m.     

关于星座小卫星的编队飞行问题

从轨道力学角度来看星座小卫星编队飞行和星星跟踪中的伴飞，遵循着如下动力学机制：(1)在各小卫星绕地球运动过程中轨道摄动变化的主要特征决定了星-星之间的空间构形，(2)当星星之间相互距离较近时，在退化的限制性三体问题(实为限制性二体问题)中，共线秤动点附近的条件周期运动亦可在一定时间内制约星-星之间的空间构形．将具体阐明这两种动力学机制的原理和相应的星星之间的相对构形，并用仿真计算来证实这两种动力学机制的适用范围，为星座小卫星编队飞行和在伴飞运动过程中进行轨控提供理论依据和具体的轨控条件．     

GPS定位与定时中电离层折射误差高阶项的改正方法

目前ＧＰＳ系统中对电离层折射误差的改正主要来用双频技术，双频技术只改正了电离层折射误差的一阶项，可使定位精度达到米级．但对于要求厘米级定位精度的用户来讲，还必须改正电离层折射误差的二阶项；对于要求毫米级定位精度的用户，还应考虑三阶项的改正．笔者提出一个能改正电离层折射误差一阶项、二阶项和三阶项的方法，它是把现有的双频技术与参考文献［１］中提出的双极化技术结合进行的．     

2.4米望远镜天体测量试验

利用文[1]提出的方法,求解出云南天文台丽江观测站2.4m望远镜CCD图像中的几何扭曲模型.将求解的模型应用到同期观测所得Phoebe(土卫九)的116幅CCD图像表明:扣除视场几何扭曲的影响后,该卫星定位精度明显提高.土卫九天体测量精度在每个方向约为0."02～0."03.     

北斗卫星导航系统服务精度评估

精度是北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)服务指标体系的重要内容.给出了北斗卫星导航系统精度指标的含义及精度指标的评估方法,利用实测数据分析了北斗系统实际实现的精度指标,并将其与GPS系统实际实现的精度指标作比较分析.DOP(几何精度因子)值由卫星导航系统空间星座分布决定,是影响用户定位授时精度的重要因素,比较了北斗与GPS在中国区域DOP值分布的差异.GPS系统PDOP(定位几何精度因子)分布均匀,随用户经度和纬度变化不大,在1.0–2.0之间.而受混合星座影响,北斗系统PDOP分布随着测站经度和纬度变化较大,变化范围为1.5–5.0;且随测站纬度增加而变大,由中心经度(东经118?)向两侧不断变大.对于影响用户等效距离误差的空间信号精度进行了比较分析.利用IGS(国际GNSS服务组织)提供的事后精密轨道、激光跟踪数据和北斗双向时频传递测量的卫星钟差评估了北斗基本导航电文的精度.结果表明:北斗IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星和MEO(中轨道)卫星轨道径向误差约为0.5 m,大于GPS卫星轨道小于0.2 m的径向误差.北斗GEO(地球同步轨道)卫星激光残差约为65 cm,IGSO卫星和MEO卫星激光残差约为50 cm.受卫星钟差数据龄期影响,MEO卫星钟差参数误差明显大于IGSO卫星和GEO卫星,约为0.80 m.最后,采用MGEX(多GNSS系统试验项目)多模接收机进行了定位试验,分析了北斗系统和GPS在定位精度上的差异.结果表明:受星座构型影响,北斗卫星导航系统定位精度与GPS系统定位精度相比有所差异,但满足水平定位精度优于10 m、高程定位精度优于10 m的设计要求,双系统组合定位精度好于单一系统定位精度.     

A study of the optimal configuration of three-satellite constellations for positioning on earth''s surface

Simulative calculations are carried out for finding out the relationship between the geometrical configuration of three-satellite constellations and the precision of positioning of a station. The results show that an equilateral triangle configuration gives the highest positioning accuracy.     

中国区域定位系统的水平定位误差分布研究

中国区域定位系统（Chinese Area Positioning System,CAPS）是基于通信卫星的转发式卫星导航系统,基本原理是导航信号由地面导航站上行,经通信卫星转发向地面广播,用户接收机接收导航信号和电文实现导航定位。在试验验证阶段,CAPS仅采用同步轨道通信卫星进行信号的转发和广播,用户接收机利用气压测高技术实现高程辅助下的定位解算。为了描述CAPS水平定位误差的分布,作者定义了高程辅助算法下的东精度衰减因子（Dilution of PrecisionEast,EDOP）和北精度衰减因子（Dilution of Precision North,NDOP）。根据CAPS星座分布,分析系统覆盖范围内高程辅助下EDOP和NDOP数值,结果表明CAPS的EDOP和NDOP是关于赤道南北对称,关于同步轨道通信卫星的平均经度子午圈对称。在平均经度子午圈附近,EDOP出现最小值;在同一纬度圈上,离平均子午圈越远,EDOP数值越大。在CAPS覆盖区域内,任一格点上的NDOP总是大于EDOP,当用户由低纬度地区向高纬度地区移动时,在站心坐标系内卫星在南北方向拉开的距离增大,NDOP变小。利用北京、上海、长春、西安、乌鲁木齐和昆明6个CAPS测站进行仿真分析,结果表明本文提出的EDOP和NDOP可用于估算星座空间布局对用户伪距测量误差的放大程度,并可以解释CAPS接收机在高程辅助下水平定位精度东西方向总是优于南北方向的现象。进一步的实测数据分析表明,EDOP和NDOP可以用来估算南北方向和东西方向的定位精度。     

基于不同轨道高度iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究

基于通信卫星的导航系统可以利用比地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit,GEO）高约200 km的倾斜高圆轨道（inclined Highly Circular Orbit,iHCO）通信卫星组成导航星座.结合两种轨道高度的倾斜高圆轨道通信卫星,仿真分析了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统（Chinese Area Positioning System,CAPS）的导航性能,并讨论了利用倾斜高圆轨道卫星组成的中国区域定位系统实现中国区域覆盖的最佳星座布局.     

Precision of the ephemerides of outer planetary satellites

Ephemerides of planetary satellites are needed to address many problems. These ephemerides are used for subsequent observations. A comparison of the available ephemerides with new observations allows the accuracy of the former to be assessed. However, the precision of the ephemerides must be known a priori when solving the tasks. In this paper we formulate and solve the problem of estimating the precision of the ephemerides of outer planetary satellites derived from observations when applied up to the future moments.The methods of assessing the precision of ephemerides involve producing a set of samples of the same ephemeris inferred from observations with different samples of Monte Carlo generated random errors (RO) superimposed onto it. The statistical parameters of simulated observational errors are based on the results of the reduction of real satellite observations. We compute the deviations of the samples of the ephemeris from the standard ephemeris inferred from real observations and adopt the root-mean-square deviation of the apparent coordinates as the precision of the ephemeris. We also use alternative methods: one based on the matrix of covariances of parameter errors (RP), and another one based on bootstrap samples of observations (BS).We use three methods (RO, RP, and BS) to estimate the precision of the ephemerides of all the 107 outer planetary satellites over the 2010-2020 time interval. The precision of the ephemerides of different satellites varies from 0.05 to 4.0 arcsec. For a number of satellites new observations are of vital importance for maintaining the precision of the ephemerides at a level that would allow identification of satellites during the reduction of observations. For some satellites the precision of their ephemerides is of the order of the sizes of their orbits and such satellites can be considered to have been lost. We show that the method of bootstrap samples (BS) can give doubtful results in the cases where there are few observations, which covered a time interval that is shorter than the orbital period of the satellite.Our results suggest obtaining more precise ephemeris making new observations at the times of maximum estimated errors of the ephemeris.All the inferred estimates of the precision of ephemerides are available from the MULTI-SAT ephemeris server: www.imcce.fr/sat (IMCCE), www.sai.msu.ru/neb/nss/index.htm (SAI).     

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。     

土星卫星的精密定轨方案

由于星际探测事业的发展,对土星卫星的定位精度要求愈来愈高,经典的分析法定轨方法已难以适应,在当今计算技术条件高度发展的背景下,本文给出了土星卫星的数值法定轨方案,采用了土星卫星运动的高精度力学模型,并运用１８７４－１９８９这１００多年间的观测资料,引用现代最小二乘估计,对土星卫生进行精密定轨。该方案可以在引用同样的力学模型的前提下,对土星各颗卫星进行定轨,亦可同时进行多颗卫星的定轨。相应的软件比较     

The Effect of GPS Ephemeris on the Accuracy of Precise Orbit Determination of LEO Satellite-borne GPS

The satellite-borne GPS receivers dedicated to precise orbit determination are now being carried by more and more low earth orbit (LEO) satellites and the satellite-borne GPS has become one of the main means for the precise orbit determination of low earth orbit satellites. The accuracy of satellite-borne GPS precise orbit determination depends on the accuracies of the GPS ephemeris and the clock error. Based on the orbit determination function of SHORDEIII zero-difference dynamics and using the observational data obtained by the GRACE satellites for the week from 2005 August 1 to 7 as an example, three versions of GPS ephemerides (igs, igr and igu) are used to carry out orbit determination under the same conditions and to estimate the effect of the GPS ephemeris accuracy on the accuracy of orbit determination of low earth orbit satellites. Our calculated results show that the two ephemerides, igs and igr, are equivalent to each other in orbit determination accuracy (about 9.5 cm), while igu is slightly less accurate, at about 10.5 cm. The effect produced by the data of the high frequency GPS satellite clock error on the accuracy of orbit determination is 1–6 cm.     

基于iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究

中国区域定位系统(Chinese Area Positioning System,CAPS)把寿命末期的地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)通信卫星推到比GEO轨道高约200 km的倾斜高圆轨道(inclined Highly Circular Orbit,iHCO),卫星相对地球向西漂移。利用该类卫星组建CAPS导航星座,可以实现全球范围内的导航通信覆盖。重点开展基于iHCO通信卫星的CAPS星座优化研究,结果表明:利用GEO通信卫星和iHCO通信卫星组成的星座可以实现较好的空间星座布局,可以满足一般导航用户的需要。     

关于土卫八运动的轨道解

为了适应星际探测的需求,本文建立了在新的精度要求下土星卫星运动对应的力学模型,具体讨论了土卫八的运动,并针对主要摄动源土卫六的引力作用,建立了轨道变化的分析解,以此表明建立了土卫运动理论该采取的途径和精密定轨宜采用以轨道根数作为状态量的数值定轨方法。