自主导航星上快速星历拟合算法研究

针对北斗卫星导航系统地面监测站布设范围有限,系统抗打击能力不足等问题,我国已计划实现卫星自主导航。通过地面演示验证发现,星上自主定轨与时间同步软件同星上广播星历拟合软件耗费同等的机时。该文的研究目标为在保证精度的前提下,降低星上自主星历拟合的计算量。通过试验分析表明,采用直接降低星历参数个数的方法,会损失精度,效果不佳。利用自主导航自身特点,以长期预报星历为基础,通过参数固定,可在保证精度的基础上使矩阵求逆运算量降低近6倍。以长期预报星历为初值,可有效降低迭代次数,使计算量下降近5倍。     

利用C波段转发数据实现GEO卫星轨道确定

为了提高我国卫星导航系统GEO卫星定轨能力,针对我国卫星导航系统所特有的新数据和新方法,利用CAPS系统的C波段转发式测距数据进行了单GEO卫星定轨实验.在分析该方法技术特点的基础上,从定轨残差和轨道重叠弧段比较等方面,对定轨结果进行了分析.由于设备转发时延是影响该方法定轨精度的重要因素,因此同时还分析了系统偏差对定轨精度的影响,得出了一些有益的结论.     

工业测量数据的可视化方法研究

简要介绍了测量获取离散点数据的一般手段，阐述了3维曲面重建的NURBS方法和空间Delauany三角剖分方法，简要说明了使用OpenGL进行3维开发的机制，并给出了3维空间交互和查询的实现步骤。为有效地发掘测量数据潜在的信息和规律提供了一条新的途径。     

利用星地双向伪距数据进行钟差预报分析

给出了星地双向上下行伪距观测的数学模型.利用Compass-M1卫星2007-11-25～2007-11-30的实测数据进行了钟差计算,并利用计算结果分别采用3种方案进行了短期、长期钟差预报.总结了钟差预报精度随拟合时间的变化规律,分析了其产生的原因,并给出了有益的结论.     

X射线脉冲星单星动力学定轨

基于单脉冲星的动力学定轨,在X射线脉冲星导航技术尚不成熟时具有较强的实用价值.将X射线脉冲星观测方程与航天器动力学模型相结合,系统研究了利用X射线脉冲星观测量进行单星动力学定轨的方法原理.利用仿真数据量化分析了各项因素对定轨精度的影响,指出X射线脉冲星方向单位向量越靠近航天器轨道面单星定轨位置精度越差.因此提出了单探测器轮流观测多颗脉冲星的准多星定轨方法,从而使定轨精度由km量级提高到了20 m.     

利用Walker星座实现全球导航卫星星座设计

分析了轨道面数、卫星数、轨道偏心率对星座性能的影响。通过对3种星座构型,6种轨道半长轴,46°~66°之间轨道倾角的对比计算,以回归周期内星座CV值作为指标确定了初选卫星星座。结合星座覆盖性能、最大DOP值以及精度可用性的分析,采用Walker-δ星座设计完成了全球卫星导航系统星座布设方案。探讨了采用增加GEO卫星实现区域增强的星座布局。     

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。     

用磨光函数逼近卫星运动方程间断右函数的探讨

提出了采用光滑函数拟合的方法,用光滑函数逼近间断函数,从而使得传统的多步法、单步法能够正常使用。利用二体问题检核结果表明,光滑函数逼近法能够有效解决运动方程右函数间断问题。     

几种机动力建模方法的分析比较

我国COMPASS卫星导航系统利用GEO卫星作为导航星座。由于GEO卫星要进行位置保持及倾角保持,需要定期进行轨道机动,因此,如何实现机动期间的精密定轨及轨道预报是COMPASS导航系统正常运行需要解决的问题。本文利用国内基于C波段转发测距体制获取的实测GEO卫星机动期间测轨数据,分别用常数经验力模型、脉冲经验力模型、脉冲机动力模型、短弧动力学法进行机动期间动力学定轨试验,用轨道重叠弧段法、定轨残差分析法对四种模型轨道确定及预报效果进行评价。结果表明,脉冲力模型具有最好的轨道拟合及轨道预报效果;脉冲机动力模型尽管增加了解算参数,但对预报结果改善有限。     

伪卫星关键技术分析

对伪卫星实际应用中所面临的几项关键技术进行了论述,并重点研究了伪卫星空中基站的自身定位问题。从陆地上空伪卫星和海上伪卫星两个方面进行了仿真计算,分析了其几何精度因子随定位星座布局变化的规律,设计了最终的定位方案。