基于星载GPS的CHAMP卫星精密简动力定轨

定轨是地球探测卫星任务顺利执行的关键。星载GPS技术提供了大量、连续的高低卫星跟踪观测,为低轨卫星精密定轨提供了技术支撑。为了确定CHAMP卫星的轨道,并分析定轨精度,利用CHAMP卫星星载GPS数据,运用零差简动力法进行精密定轨,给出了精密定轨流程。利用实际数据进行了精密定轨实验,结果与德国地学研究中心（GFZ）公布的CHAMP卫星快速轨道（RSO）进行了对比,结果显示：求解轨道可以达到厘米量级。     

武汉CHAMP站的建立以及CHAMP任务的应用

介绍了武汉HR/LL站的建立和构成,探讨了CHAMP任务的应用前景,并比较了IGS武汉站和CHAMP武汉站的相关功能。     

由CHAMP星载GPS相位双差数据解算地球引力场模型

利用7 d的CHAMP星载GPS相位观测数据和48个IGS跟踪站的观测数据,构造星地双差相位观测量,进行GPS数据预处理;利用CowellⅡ数值法进行轨道积分和分块Bayes最小二乘参数估计,解算了地球引力场位系数。该模型与EGM96相比(70阶次),大地水准面起伏差异最大为2.872 m,差异精度为0.522m,平均差异为/0.003 m,这说明本文解算的地球重力场模型与EGM96没有系统性差异。     

利用GPS/MET与CHAMP掩星资料反演地球中性大气参数的比较

采用Abel积分反演算法,在干大气模式下,分别针对GPS/MET与CHAMP特定掩星事件的Level2数据进行处理,得到了相应的折射指数与大气参数廓线。分别将反演结果与UCAR和GFZ公布的结果进行比较,证明了反演算法的正确性与通用性。分析了两个温度反演结果都存在系统误差和CHAMP温度反演结果误差较大的原因,并提出了改进建议。     

由星载GPS双差相位数据进行CHAMP卫星动力学定轨

为了确定CHAMP卫星的轨道，由星载GPS数据和IGS跟踪站的GPS数据构造星地相位双差观测量，利用EOP、SGO、时间等数据，对GPS数据进行预处理，包括钟差改正、模糊度解算和周跳探测、卫星姿态改正、天线偏差和相位中心改正等，采用CHAMP卫星受力摄动模型，根据动力学原理，对CHAMP卫星进行实际定轨。与德国GFZ定轨结果PSO相比，本方法定轨结果径向精度为0．2857m。对于1d的重叠轨道，径向轨道差异的RMS为0．0958m。对于轨道端点比较，径向轨道差异平均为0．0666m。     

CHAMP星载加速度计数据分析

利用GFZ数据中心提供的CHAMP卫星星载加速度计数据,通过坐标系转换计算得到惯性系下的非保守力加速度;研究和讨论了CHAMP星载加速度计数据特点、改正数计算和姿态数据间断的处理等问题,指出了1.0版姿态数据跳变和2004年后姿态数据间断过大而无法使用的现象,建议实际处理时不采用1.0、1.1版及2004年后的数据。通过计算表明:在1 min之内的CHAMP星载加速度数据间断可以用简单内插的方法进行处理,并且简单内插结果的精度与数据质量有关,因此要慎重使用内插数据。     

CHAMP星载加速度计数据分析

利用GFZ数据中心提供的CHAMP卫星星载加速度计数据,通过坐标系转换计算得到惯性系下的非保守力加速度;研究和讨论了CHAMP星载加速度计数据特点、改正数计算和姿态数据间断的处理等问题,指出了1.0版姿态数据跳变和2004年后姿态数据间断过大而无法使用的现象,建议实际处理时不采用1.0、1.1版及2004年后的数据.通过计算表明:在1 min之内的CHAMP星载加速度数据间断可以用简单内插的方法进行处理,并且简单内插结果的精度与数据质量有关,因此要慎重使用内插数据.     

低低卫-卫跟踪模式中星载KBR系统和GPS接收机指标设计论证

推导了星载KBR系统的星间距离、星间距离变化率以及星载GPS接收机的卫星轨道位置误差分别影响累计大地水准面精度的误差模型,确定了星载KBR系统和星载GPS接收机的精度指标,建立了星间测速和轨道位置误差联合影响累计大地水准面的误差模型。结果表明,星载KBR系统的星间距离精度指标约为0.64×10-6m,星间距离变化率的精度指标约为0.8×10-6m/s,星载GPS接收机的卫星轨道位置精度指标约为2.1cm。在上述精度指标下,联合误差模型恢复120阶地球重力场对应的累计大地水准面精度约为26cm。     

High precision orbit determination of CHAMP satellite

IntroductionCHAMP satellite was launched on July 15 ,2000 to study the earth gravity field, magneticfield, and at mosphere/ionosphere . CHAMPmission is managed by GeoForshungsZentrum(GFZ) Potsdam withinternational partners .In-cluding accelerometer ,star …     

利用CHAMP卫星星历恢复引力位模型的模拟研究

对CHAMP卫星星历恢复引力位模型的精度,使用3种方法和不同积分弧长作了模拟计算,结果表明,采用正则化方法并扩展积分弧长将有助于提高解算位系数的精度,预期CHAMP卫星观测将使现有引力位模型低阶位系数的精度提高1~2个数量级     

使用能量守恒方法恢复CHAMP地球重力场

本文探讨了基于能量守恒方法利用CHAMP卫星精密星历和加速度数据恢复地球重力场模型的原理和方法。给出了地心惯性系下顾及地球自转和非保守力能量损耗的能量守恒方程,并且对日、月摄动位与引潮力附加位的计算方法作了相应的分析,同时介绍了加速度数据的处理方法。基于能量守恒方法,利用2002年1-2月、7-8月和11-12月三个不同时期共180天的CHAMP卫星精密星历和加速度数据恢复了三组50阶次的地球重力场模型GFM01、GFM02和GFM03,并将这些模型与EGM 96重力场模型和GFZ公布的EIGEN-CG01C重力场模型进行比较。结果表明:能量守恒方法恢复的GFM系列模型与EGM 96重力场模型及EIGEN-CG01C重力场模型在低阶位系数上均有较好的一致,但与EIGEN-CG01C模型有更好的一致。这说明了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性,也说明了能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性。     

利用CHAMP卫星星历及加速度计数据推求地球重力场模型

讨论基于CHAMP卫星星历和加速度计数据推求地球重力场模型的数值微分算法.首先利用牛顿内插公式,根据CHAMP卫星星历观测值求解卫星运动加速度.在计算卫星加速度时,建议采用速度数据内插加速度.扣除其他非地球引力摄动加速度后,基于牛顿运动定律建立观测方程.利用GFZ数据中心提供的24天CHAMP星历数据和加速度计数据解算出50×50阶地球重力场模型,并与EGM96模型进行比较,结果表明两者在低阶位系数上有较好的一致性.     

利用地球重力场模型计算CHAMP卫星参考轨道

结合CHAMP卫星观测数据的动力法反演，研究了CHAMP卫星参考轨道的数值方法。分别通过利用40～50阶重力位系数模型计算轨道，并与业已公布的卫星轨道数据进行比较，结果表明，CHAMP(低轨)卫星轨道对重力场低频部分的敏感度较大，考虑低阶(40阶左右)重力场模型计算的卫星参考轨道精度较高。     

Evaluation of CHAMP satellite orbit with SLR measurements

The technique of Evaluating CHAMP satellite orbit with SLR measurements is presented. As an independent evaluation of the orbit solution, SLR data observed from January 1 to 16, 2002 are processed to compute the residuals after fixing the GFZ's post science orbits solutions. The SLR residuals are computed as the differences of the SLR measurements minus the corresponding distances between the SLR station and the GPS-derived orbit positions. On the basis of the SLR residuals analysis, it is found that the accuracy of GFZ' s spost science orbits is better than 10 cm and that there is no systematic error in GFZ's post science orbits.     

利用SLR检核CHAMP卫星轨道

初步研究了利用SLR检核CHAMP卫星轨道的方法。采用2 0 0 2年1月1日到16日的SLR观测数据对GFZ提供的事后科学轨道进行了检核实验,实验结果表明,GFZ事后科学轨道没有明显的系统偏差,其精度优于10cm。     

基于CHAMP卫星星历反演地球重力场的两种方法

根据模拟的CHAMP卫星星历,分别采用基于牛顿运动定律的数值微分法和基于能量守恒定律的能量守恒法建立观测方程,恢复出50阶次的重力位系数。同时,考虑到CHAMP卫星位置、速度和加速度存在的误差,分析了这两种方法对各项精度指标的敏感程度,并比较了这两种方法的优缺点。     

CHAMP卫星cm级精密定轨

在卫星定位导航数据综合处理软件(PANDA软件)的基础上,解算了2002年年积日126~131 dCHAMP卫星的精密轨道,并通过与GFZ精密轨道的比较、GPS观测值的验后残差和SLR观测值检验等3种方式进行了轨道精度的评估。结果显示,本文的轨道精度在径向为4~5 cm,切向和法向为6~8 cm。     

Evaluation of CHAMP satellite orbit with SLR measurements

The technique of Evaluating CHAMP satellite orbit with SLR measurements iS presented. As an independent evaluation of the orbit solution, SLR data observed from January 1 to 16, 2002 are processed to compute the residuals after fixing the GFZ＇s post science orbits solutions. The SLR residuals are computed as the differences of the SLR measurements minus the corresponding distances between the SLR station and the GPS-derived orbit positions. On the basis of the SLR residuals analysis, it is found that the accuracy of GFZ＇ s post science orbits is better than 10 cm and that there is no systematic error in GFZ＇s post science orbits.     

GPS接收机软件调度方法与性能分析及测试

基于Altera公司的现场可编程门陈列（FPGA）实现了GPS的L1频点基带相关处理,多任务操作系统（eCos）实现了软件各个功能模块的调度。本文设计了两种线程执行时间开销测试方法,并进行了相互验证。分析了基于多任务与单任务操作系统情况下各自的软件调度模型及不同调度模型对CPU利用效率以及输出更新率的影响。实测数据表明：当伪距输出频率为10Hz,定位解算输出频率为5HZ,可见卫星为5颗的情况下,相对于单任务操作系统的接收机,设计实现的基于多任务操作系统的接收机处理效率提高了约1．2倍。     

CHAMP星载加速度计数据(0.1Hz)处理与分析

对2002年第001d到第100d的加速度计数据进行了处理,并将其由加速度计轴系坐标系(IFX)转换到协议惯性系(CIS),分析了观测数据的质量及相关改正的效果,针对加速度计应用于地球重力场研究进行了讨论,并提出了有益的建议。