抗差估计在星载GPS卫星非差运动学定轨中的应用

针对星载GPS卫星非差运动学定轨的特点,提出将抗差估计应用于星载GPS卫星运动学定轨,一方面尽量保留来自每颗GPS卫星的观测值,保持较强的卫星几何强度,避免轨道求解出现奇异;另一方面,采用等价权思想,有效地降低质量较差的观测值对定轨结果的影响,保证定轨精度．还采用CHAMP卫星的实测GPS数据验证了新方案的可行性和有效性．     

星载GPS相位观测值非差运动学定轨探讨

在几何法、动力学法和减缩动力学法定轨基础上，探讨了星载GPS相位观测值非差运动学定轨方法及其实现程序。该方法无需复杂的力学模型和地面资料，只需LEO(Low Earth Orbit)卫星上的GPS数据和IGS的GPS精密星历产品，它计算简单、方便，能快速、高精度地确定轨道，同时，还能确定一些动力学参数，但没有轨道预报功能；针对法方程系数矩阵比较庞大，提出了矩阵分块、上三角化的参数解算方法，并用CHAMP卫星资料分析了上述方法的定轨精度。     

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     

LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及精度分析

为得到高精度的星载GPS运动学定轨,必须利用观测精度高的相位观测值,但是相位观测值预处理后,仍然存在残余小周跳．在残差服从正态分布情况下LS法是最佳参数解算方法,但该方法不能解决资料的系统误差消除问题,LP估计是处理资料残差分布含有系统误差的有效方法之一．基于LS、LP方法的有效条件和GPS数据预处理的特性,将LP估计方法引入星载GPS运动学定轨数据处理中,以CHAMP卫星资料为例,研究了LP估计在星载GPS运动学定轨中的应用及其精度分析．实践表明:在处理含有残余小周跳的相位观测值时,LP估计比LS更有效,提高了星载GPS运动学定轨精度,但随着残余周跳的进一步修复,LP估计相对于LS估计的优越性越来越弱,在资料完全没有系统误差,残差服从正态分布的情况下,LP估计不能很好地体现其优越性,精度反而低于LS估计．     

星载GPS卡尔曼滤波定轨算法

利用卡尔曼滤波定轨算法，处理神舟4号星载GPS伪距实测资料，重点在于研究卡尔曼滤波中模型误差方差矩阵的选取准则，GPS信号中断或连续野值对递推滤波的影响，如何自主监控滤波的运行状态，即是正常还是趋于发散，目的在于评价该算法用于星上自主定轨长期平稳运行的可靠性．     

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。     

星载GPS精密测轨研究及应用

星载ＧＰＳ定轨系统由于其全天侯、价格低、不受卫星高度的影响可达到米级、分米级乃至厘米级的测轨精度等特点已成为低轨道卫星精密定轨的要求,概述了星载ＧＰＳ系统的组成和定轨原理,给出了星载ＧＰＳ测轨的几种主要方法和数学模型,同时根据ＴＯＰＥＸ卫星星载ＧＰＳ实测数据分析了各种定轨方法的测轨精度以及影响定轨精度的各种因素。     

星载GPS自主定轨的长期稳定性

通过模拟长达100天的星载GPS伪距观测资料,进行卡尔曼滤波定轨仿真计算．重点研究：1)采用简化的动力学模型与简化状态转移矩阵,是否保证滤波的长期稳定性；2)模型误差矩阵Q的选取对滤波定轨精度的影响；3)与事后最小二乘批处理相比较,在简化模型下自主定轨的精度．同时给出了相应的结论．     

Starlette卫星精密定轨中大气模型效度的比较

为满足大气模型比较的需要，把ＣＩＲＡ－１９８６大气模式（简称ＣＩＲＡ８６）引入大气阻力选择模块，对上海天文台人造卫星精密定轨软件ＳＨＯＲＤＥ进行大气模式的扩充。利用多种大气模式分别对Ｓｔａｒｌｅｔｔｅ卫星的观测资料进行解算，结果表明：ＳＨＯＲＤＥ中指数大气模式更适合对Ｓｔａｒｌｅｔｔｅ卫星进行精密定轨研究。     

GPS掩星技术低轨卫星计划的现状及进展

主要介绍了几个国际上已经实施的GPS掩星计划（GPS／MET，Φrsted,Sunsat,SAC-C,CHAMP)和在研的（COSMIC，ACE）低轨卫星计划的现状及取得的进展。通过总结可知，下一代GPS掩星接收器应具有体积小、质量轻（几百克）、低功耗的特点；能提供实时的卫星物理状态参数；飞行器上的自主计算和控制；星上数据通信和命令解释；所有跟踪数据应符合厘米级精密定轨的要求；能提供掩星和海洋反射实验的测量。     

分布逼近的卡尔曼滤波及其在星载GPS卫星定轨中的应用

探讨了利用推广卡尔曼滤波估计非线性系统状态时存在的问题，进而简要介绍了目前自动控制领域广泛使用的分布逼近的卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)，考虑到卫星定轨中系统的动态方程和量测方程存在严重非线性的情形，提出了将UKF用于星载GPS卫星定轨．实例计算结果表明，UKF的性能要优于推广卡尔曼滤波．     

TLE-Aided Orbit Determination Using Single-Station SLR Data

It is difficult to use the single-station satellite laser ranging (SLR) data for orbit determination, due to the singular geometrical distribution of the observations. The single-station data produced by performing the diffuse- reflection SLR on the earth-orbiting space debris are therefore ineffective for orbit improvement. To solve this problem, we propose an orbit determination method by using single-station SLR data in aid of the two-line element set (TLE). For verifying its feasibility, this method is implemented and applied to the orbit determination of the satellite Ajisai, using the single-station SLR data of five passes in one day and the corresponding TLE. And on this basis, the five-day orbit prediction is generated, the result indicates that the errors of predicted positions are less than 40 m. In addition, the potential application of this method in the orbit improvement of space debris is discussed.     

同步卫星短弧定轨

同步卫星受到摄动力的影响,它的实际轨道有一点漂移．卫星需要不断的调轨调姿,以保证其正常运行．为了研究卫星在几小时,甚至更短的时间内的轨迹情况,采用短弧段定轨法．用动力学方法进行短弧定轨,分别研究1小时和15分钟定轨并进行比较,目的是为了在同步轨道卫星变轨后,能尽快地为卫星提供精密的预报轨道．此外,在系列短弧定轨后,得到精密轨道系列,为研究轨道变化的力学因素及研究短弧中卫星转发器时延变化规律等提供依据．     

双星轨道拟合的研究进展

双星轨道拟合是天文学的一项基础性研究工作。其主要目的是给出双星系统的二体轨道参数,这些参数不仅是高精度、高网格密度星表参考架的必要组成部分,而且也为理解各种有关观测现象提供了必要的动力学基础;更重要的是,双星轨道拟合可以直接估计恒星物理和星系天文学等领域极有应用价值的恒星质量参数。因此,长期以来双星轨道拟合工作一直受到研究者的广泛关注。近年来,随着高精度的恒星运动学观测资料的大量积累,双星轨道拟合更成为天体测量和天体力学的一个共同的热点课题,有关研究也有了长足的进展。综述了双星轨道拟合的历史及现状,其中着重介绍了目前所用的主要观测资料和各种具体的拟合模型、拟合方法;简要描述了几种主要的双星星表;展望了今后双星轨道拟合工作的发展趋势。     

移动站的运动对轨道确定影响的分析

介绍了测站移动速度对四元素短弧初轨确定的影响．从测站速度矢量的影响因素着手，简化地对移动站的移动速度与影响因素之间的关系进行了理论推导．以单位矢量方法中的3种方法为例，修改了轨道的条件方程，并做了大量的数据验算，最后给出了两圈外测数据的两种不同情况的单圈定轨结果，就此初步分析了移动站的移动速度对定轨结果的影响及规律．这种在定轨方法中补充考虑移动站的移动速度影响的方法，计算模型简洁，容易理解，便于运用．     

The Data Depth-weight-kernel Estimation of the Model Error of Satellite Orbit Determination

It is an objective fact that there exists error in the satellite dynamic model and it will be transferred to satellite orbit determination algorithm, forming a part of the connotative model error. Mixed with the systematic error and random error of the measurements, they form the unitive model error and badly restrict the precision of the orbit determination. We deduce in detail the equations of orbit improvement for a system with dynamic model error, construct the parametric model for the explicit part of the model and nonparametric model for the error that can not be explicitly described. We also construct the partially linear orbit determination model, estimate and fit the model error using a two-stage estimation and a kernel function estimation, and finally make the corresponding compensation in the orbit determination. Beginning from the data depth theory, a data depth weight kernel estimator for model error is proposed for the sake of promoting the steadiness of model error estimation. Simulation experiments of SBSS are performed. The results show clearly that the model error is one of the most important effects that will influence the precision of the orbit determination. The kernel function method can effectively estimate the model error, with the window width as a major restrict parameter. A data depth-weight-kernel estimation, however, can improve largely the robustness of the kernel function and therefore improve the precision of orbit determination.     

Kinematic Precise Orbit Determination for LEO Satellites Using Space-borne Dual-frequency GPS Measurements

As a special approach to orbit determination for satellites with spaceborne GPS receivers, the kinematic Precise Orbit Determination (POD) is independent of any mechanical model (e.g., the Earth gravity ?eld, atmospheric drag, solar radiation pressure, etc.), and thus especially suitable for the orbit determination of Low Earth Orbiting (LEO)satellites perturbed strongly bythe atmosphere. In this paper, based on the space-borne dual-frequency GPS data, we study the kinematic POD, discuss the pre-processing of the data, and construct an algorithm of zero-difference kinematic POD. Using the observational data from GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) satellites covering the whole month of February 2008, we verify the effectiveness and reliability of this algorithm. The results show that the kinematic POD may attain an accuracy of about 5 cm (with respect to satellite laser ranging data), which is at the same level as the dynamic and reduced-dynamic PODs     

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.