锚固站对BDS自主导航精度的影响分析

介绍了自主导航的轨道确定及时间同步观测方程。以北斗仿真全星座为对象,通过采用仿真星间及卫星与地面锚固站间观测值,进行了60 d自主导航解算,分别探讨了锚固站数量及锚固站观测连续性对北斗卫星导航系统（BDS）3类卫星自主导航精度的影响。结果表明：锚固站数量及观测连续性对RERR及CERR无影响;加入1个锚固站即可显著改进URE结果精度,继续增加锚固站数量虽然可进一步提高URE精度但其改进效果有限;锚固站观测中断时间越长,其对应自主导航精度越低。因此,在BDS自主导航运行模式下应保持较高的锚固站观测频次以保证自主导航精度;另外,锚固站数量及观测连续性对北斗系统3类卫星自主导航精度的影响无显著差异。     

基于星间测距的分布式自主星历更新算法

为了保证我国卫星导航系统在失去地面站支持条件下一定时间内维持导航定位能力,弥补区域布站在定轨几何结构及完好性监测方面的缺陷,我国全球卫星导航系统拟采用星间测距/通讯体制。给出了基于星间链路测量体制的分布式定轨算法,并用仿真数据进行了验证。结果表明,在一定数量星间测距链路支持条件下,采用Kalman滤波算法能够满足60d URE优于3m的星座自主定轨精度需求。     

基于引力位系数相对权重的卫星重力场测量分析

卫星重力场测量已成为最有效的全球重力场测量手段.本文结合典型的重力卫星和重力卫星研究计划,分析了卫星重力测量的三种原理,并基于各阶位系数的相对权重讨论了各种原理的应用优势.分析可知,卫星受摄轨道适用于恢复长波重力场,低轨星间距离变化率适用于恢复中长波重力场,重力梯度适用于恢复中短波重力场.针对中长波高精度重力场测量的需要,设计了综合获取低轨星间距离变化率与受摄轨道的重力卫星方案,该方案由两组内编队组成星星跟踪复合编队,轨道高度为250km,星间距离为50～100km.     

卫星导航系统星间链路分析

对全球卫星导航系统星间链路的几何特性进行分析、仿真,并且对星间链路应该采用的频段进行选择,进而根据星间链路应该达到的技术指标进行星间链路预算,为星间链路系统的设计奠定基础。     

低轨卫星通信系统星座设计与性能仿真

低轨卫星通信系统在通信领域发挥着越来越重要的作用。针对不同类型星座覆盖能力和星际链路建立条件存在的差异,设计了极轨道和倾斜圆轨道低轨卫星星座,利用STK验证了两种星座的覆盖能力和星际链路AER特性,利用NS2对两种星座卫星网络的时延、吞吐量和丢包率等性能指标进行了仿真,并对所得数据进行了对比分析,结果表明：在由32颗卫星（轨道高度1450 km ）构成的低轨星座中,极轨星座的全球覆盖能力、星际链路建立条件和卫星网络性能优于倾斜圆轨道星座,更适合于构建全球低轨卫星通信系统。     

联合GRACE卫星轨道及距离变率数据反演地球重力场方法研究

基于动力学法,研究联合GRACE卫星精密轨道及距离变率数据反演地球重力场的方法,该方法可对重力位系数及卫星初始状态误差同时进行有效校正。通过对各观测值模拟不同的随机误差,研究了不同精度观测值联合反演所能达到的精度,以及用相同精度的观测值进行联合反演时不同采样率对反演结果的影响,模拟计算结果表明：联合反演模式下,当距离变率精度为1 μm/s,卫星位置精度为2~3 cm,速度精度为0.1~0.5 mm/s时,加速度计精度为(1.0×10 ^-10~1.0×10^-9 m/s ²比较适合;将距离变率精度由1 um/s提高到0.1 um/s时,反演精度可获得相应提高;在观测值精度一定的情况下,联合反演算法宜采用5 s采样率。     

导航卫星自主定轨的算法研究及模拟结果

讨论了利用卫星卫星间的距离观测值建立导航卫星系统自主定轨的数学方法,并用GPS星座模拟星间观测值,采用滤波算法计算卫星的状态参数。模拟结果表明,在空间测距精度一定的情况下,自主定轨精度能高于GPS广播星历,因而能较精确地维持卫星系统的坐标框架。     

基于星间星地链路的整网批处理定轨算法仿真研究

导航卫星的轨道确定是支撑GNSS运行的关键技术,星间链路的应用给传统GNSS的运行模式带来新的变革。通过将轨道确定转化为线性最小二乘问题,结合整网平差原理和联合定轨理论,提出了基于星间星地链路的整网批处理定轨算法。给出了批处理定轨流程;建立批处理定轨仿真试验,将星地联合定轨与传统定轨进行比较,结果表明:星地联合定轨方案能显著提高定轨精度,验证了算法的可行性和有效性。     

低低跟踪重力卫星高精度微波测距系统数据预处理与分析

本文研究低低跟踪重力卫星任务核心微波测距系统的数据预处理与分析方法, 实现关键载波频率不稳定性噪声的高效抑制, 以及相关干扰、偏差的消除和矫正.依据理论分析成果, 研发了相关处理与分析程序.本研究所完成的双频双向单程测距数据产品与GRACE Follow-On官方产品的残差远小于载荷设计精度指标, 满足重力场反演的精度需求.针对最终数据产品中电子学噪声、系统噪声等噪声, 讨论评估与分析方法.本文通过引入电离层自由电子含量的空间非均匀性的频域分析方法, 利用星间微波测距数据, 实现针对自由电子含量的不同空间尺度变化行为及其全球分布特征的分析能力, 从新视角为电离层的深入研究提供数据支撑.本研究可为我国低低跟踪重力卫星任务微波测距系统的数据预处理与分析提供相关技术积累和参考.

     

导航卫星自主定轨中系统误差△Ω和△t的消除方法

为了消除利用星间距离或速度观测值进行自主定轨时可能存在的卫星星座整体旋转和卫星钟差整体漂移的误差，提出利用单点定位的方法来研究并消除上述两项误差。当导航卫星整体旋转△Ω角时，单点定位所求得的测站经度也会偏移△Ω角，据此就能用具有精确地面坐标的控制点来测定△Ω角。当各卫星钟中均舍有系统误差△t时，利用单点定位所求得的接收机钟差中也会出现同样的误差，通过与标准时间比对就能测定△t值。算倒结果表明，该方法是有效的，可行的。