一种北斗卫星精密定轨方法

利用BDS/GPS双模观测数据,研究了高精度北斗卫星精密定轨的实现方法,使用PANDA软件,结合"北斗卫星观测实验网"的实测数据,进行了精密定轨实验,结果表明:北斗卫星径向定轨精度能够达到优于10 cm的水平;其中,GEO三维定轨精度能够优于5 m,但沿迹方向存在系统偏差,IGSO/MEO三维定轨精度优于0.5 m。     

风云3C增强北斗定轨试验结果与分析

首次搭载GPS/BDS双模接收机全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)的风云三号C星于2013年9月23日的成功发射,为研究低轨卫星对BDS定轨增强提供了便利。本文首先对低轨卫星GNOS搭载的GPS/BDS双模接收机的观测数据进行统计,并分析了伪距测量精度。然后在全球测站、区域测站两种布局情况下,对无GNOS的BDS单系统定轨、无GNOS的GPS/BDS双系统定轨、有GNOS的BDS单系统定轨增强、有GNOS的GPS/BDS双系统定轨增强4种方案进行北斗轨道及钟差比较分析。结果表明,GNOS对北斗卫星轨道增强在全球测站下,GEO卫星切向精度提升最为显著,提升程度达60%,其次是法向和其他类型卫星切向,部分弧段个别GEO卫星径向精度稍有下降。双系统定轨增强中可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.1ns量级改善。7个国内测站区域监测网的定轨试验中对轨道进行了预报,结果表明GNOS对北斗GEO卫星轨道预报精度切向提升达85%,其余方向及卫星有较大改善,平均21.7%。可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.5ns量级改善。     

北斗卫星导航系统精密定轨技术研究现状

北斗系统开通运行以来,无论是系统建设还是精密定轨技术均获得了长足发展。文中简要介绍了北斗系统目前的建设情况,总结梳理了北斗卫星精密定轨技术发展现状。在此基础上,分析论述了北斗系统精密定轨中亟待解决的主要问题。     

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。     

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.     

北斗卫星导航系统双差动力法精密定轨及其精度分析

针对GEO卫星切向轨道分量与双差模糊度强相关的问题,对经典双差动力法进行了改进,提出联合使用载波相位和相位平滑伪距实现北斗系统精密定轨,并从理论上分析了以上处理策略的可行性及对模糊度固定的影响,然后结合北斗系统精密定轨特点,推导给出了利用QIF方法实现北斗卫星双差模糊度固定的基本原理,实测数据分析表明:联合载波相位和相位平滑伪距,既可降低相关性,又可兼顾精度,定轨效果优于经典双差动力法;利用QIF方法能够取得一定的模糊度固定效果,但受观测条件限制,北斗卫星双差模糊度固定成功率整体不高,双差模糊度固定之后对轨道的改进作用有限。     

国外卫星导航系统精密定轨技术的研究现状及发展趋势

目前,卫星导航技术已经进入蓬勃发展时期,本文在简单介绍国外主要卫星导航系统建设情况的基础上,重点总结梳理了其精密定轨技术的研究现状,指出了未来导航卫星精密定轨技术的发展趋势,相关研究成果对我国北斗卫星导航系统的建设发展具有借鉴参考意义。     

北斗卫星超短弧运动学定轨方法优化与试验分析

针对北斗卫星姿轨控后的轨道快速确定难题,系统地研究了基于多项式拟合和基于星历拟合两种运动学定轨方法,推导建立了相应的运动学定轨模型。同时针对接收机系统差和顽固多径问题,利用基于并置比对的接收机系统差解算方法和CNMC的多径削弱方法,实现了超短弧跟踪条件下接收机数据质量的有效控制。利用北斗GEO/IGSO/MEO卫星的实测伪距数据进行了试验验证,结果表明在10min超短弧跟踪条件下,GEO、IGSO和MEO卫星的运动学定轨位置精度分别为3.27m、8.19m和5.90m,实现了超短弧跟踪条件下的北斗卫星快速定轨,满足了卫星机动期间的北斗RDSS服务对轨道精度的需求,为北斗RDSS服务走向全球提供了技术支撑。     

多GNSS融合的北斗卫星精密定轨

提供高精度的精密轨道产品对北斗系统的推广应用具有重要意义。给出了一种基于模糊度固定的北斗卫星多系统融合非差精密定轨方法,重点推导论述了模糊度固定的实现方法,并结合实测数据,对其精密定轨效果进行了分析,初步分析结果表明：利用本文方法,北斗GEO、IGSO、MEO卫星三维定轨精度分别达到1.263m、0.214m、0.134m,三类卫星径向定轨精度平均优于10cm,IGSO和MEO已经基本优于5cm;模糊度固定以后,北斗卫星三维定轨精度平均提高了21.8%,轨道切向精度改善最为明显,其中又以GEO卫星改进最大。     

基于SLR的北斗卫星精密轨道确定

卫星轨道的精密确定是利用GNSS进行高精度导航和定位的前提。我国北斗二代卫星导航系统正处于建设阶段,在精密定轨方面还存在着尚未完全组网、观测数据较少、跟踪站局限于国内等不足。北斗卫星在对地一侧都安装了激光后向反射器,可以实施卫星激光测距。本文研究了利用SLR观测数据进行北斗卫星精密定轨的算法,并通过编程进行了实验。实验结果表明,利用SLR进行定轨的精度可以达到米级。     

星地监测网下的北斗导航卫星轨道确定

提出层间链路的星间链路方式,即以轨道高度区分的不同类型卫星间链路,在MEO卫星上安装星载接收机即可接收GEO、IGSO卫星观测数据。根据中国卫星导航系统星座构型,从卫星跟踪时间、三维位置精度因子PDOP、定轨均方差等评价指标,分别进行地面跟踪站区域和全球非均匀分布情况下的星地链路、星地链路联合层间链路、星地链路联合星间双向测距等多种场景的定轨仿真。结果显示,基于中国区域的7个地面跟踪站1 d观测值,联合波束角为41.25°的层间星间链路,GEO、IGSO和MEO定轨均方差值由6.1 m、1.3 m和5.9 m减小到1.0 m、0.8 m和2.0 m;联合卫星波束角为45°的卫星双向测距(残余系统误差为振幅30 cm的周期项),星座整体定轨精度优于20 cm。     

基于星间单差法的GEO卫星精密定轨

提出了一种利用星间单差法消除接收机钟差的GEO卫星精密定轨方案。通过仿真,详细探讨了相关原理、参数设置、测站分布以及单差选星等关键问题。仿真研究表明,该方法消去了接收机钟差、大部分与测站相关的系统误差以及用模型未完全改正的对流层及电离层延迟残差,能够直接解算卫星轨道参数,减轻测站接收机时钟同步的负担;通过方案对比,确定了一种优化方案,选取合适的卫星对,在现有条件下采用合适的测站分布,利用星间单差方法解算22参数,可以获得高精度的GEO卫星轨道。     

GPS卫星精密星历的实时确定

建立了一种GPS卫星实时轨道确定的新算法。该算法用法方程叠加方法更新卫星轨道参数,然后根据卫星轨道与卫星轨道参数之间的数值微分关系计算新的卫星轨道,并详细分析了用中国GPS跟踪网数据实时定轨的结果。     

低轨卫星精密定轨中重力场模型误差的补偿

分析了不同重力场对低轨卫星运动影响的特征,并基于CHAMP卫星和GRACE卫星的真实轨道,利用轨道积分和轨道拟合的方法,研究了线性分段加速度、周期性分段加速度以及虚拟随机脉冲加速度在精密定轨中对重力场模型误差的补偿效果。     

GIOVE-A卫星精密定轨仿真研究

基于GPS系统的实测数据,在极为类似的条件下,仿真研究了GIOVE-A卫星的精密定轨问题。以IGS提供的GPS精密星历为时空基准,利用12个全球分布的跟踪站数据,在精确确定地面站坐标、精密时间同步以及确定对流层参数的基础上,进一步利用单颗GPS卫星仿真GIOVE-A卫星实施了精密轨道确定。结果显示,采用本文方法计算的单颗导航卫星轨道的三维位置精度优于50 cm,径向精度达到了10 cm。     

GLONASS频间码偏差特性分析及其在宽巷模糊度固定中的应用

GLONASS采用的频分多址技术使得接收机接收不同卫星信号时存在频间偏差(inter-frequency bias, IFB),导致GLONASS模糊度难以固定,是造成GLONASS轨道精度低于全球定位系统（global positioning system,GPS）的一个重要因素。目前国际GNSS服务（international GNSS service, IGS）分析中心仅有欧洲定轨中心(centre for orbit determination in Europe, CODE)提供GLONASS的固定解轨道。基于适用于长基线的GLONASS模糊度固定方法,采用区间搜索法确定频间相位偏差(inter-frequency phase bias, IFPB)斜率,修正IFPB对双差模糊度的影响,从而实现GLONASS无电离层组合模糊度固定,获得固定解的超快速轨道。利用全球均匀分布的测站对该方法在GLONASS超快速轨道解算中的效果进行验证分析,实验结果表明,一个月内不同基线的IFPB斜率在时域上均非常稳定,所有基线IFPB斜率平均标准差（standard deviation,STD）为0.38 mm;改正IFPB后GLONASS卫星模糊度固定成功率随基线长度增加而下降,固定成功率最高为95%,最低为88%,平均为94%;模糊度固定后,超快速轨道与CODE产品比较,计算部分精度提升26.8%,3~6 h预报轨道精度提升18%;内符合计算部分轨道精度提升20%,3~6 h预报轨道精度提升13%;卫星激光测距（satellite laser ranging, SLR）残差检核结果也显示模糊度固定后SLR残差有所减小,说明该方法可以有效进行GLONASS模糊度固定并提升超快速轨道精度。     

利用GNSS星间链路对中高轨航天器测定轨的可行性研究

目的 目前中高轨航天器精密轨道确定普遍采用地面跟踪测量体制,面临跟踪弧段不够、跟踪精度不高、无载体自主定位能力的问题。GNSS星间链路网络的建立为中高轨航天器定轨提供了新思路。介绍了基于GNSS星间链路的中高轨航天器定轨新方法,设计仿真模型分析了其可见性、定位精度、链路预算,并进行了自主定轨模拟计算。结果表明:以 GNSS星间链路实现中高轨航天器测定轨,可见星数目多、定位精度好、链路余量高,对中高轨航天器在径向的定轨精度可以达到6m 以内,切向和法向在2m 以内。本文测定轨方案可行,为GNSS在新领域的应用提供了思路。     

GPS天线相位中心校正对低轨卫星精密定轨的影响研究

执行各种低轨卫星任务的官方在公布定轨结果的同时并没有公布星载接收机的天线相位中心校正(PCV)信息,而PCV误差是星载GNSS精密定轨必须考虑的主要误差源之一。以GRACE卫星任务为例研究PCV误差对低轨卫星精密定轨的影响,利用GPS观测数据直接估计与相位误差有关的天线相位偏差(PCO)和PCV参数,然后利用K波段测距系统和卫星激光测距仪数据进行定轨评定。     

低轨卫星精密定轨的初轨向量与力模型参数数值积分误差分析

以CHAMP低轨卫星的真实轨道为基础,通过数值积分实例计算研究了卫星轨道数值积分技术对卫星初始状态向量的精度要求,同时分析了卫星受力模型及其模型参数误差对轨道积分的影响,即分析了定轨解算的稳定性问题。计算结果表明,不同的卫星初始状态参数和力模型参数对轨道形状的变动均有较大影响,轨道积分尤其对卫星初始状态参数的敏感性最大。