精密定轨

摘要： 针对地基测控网对空间目标在时空覆盖上存在盲区等问题,利用海基单站对空间目标进行光学跟踪定轨,以加强对空间目标的空间感知能力。对实测场景进行仿真并基于实测的测角数据对GEO目标定轨,在短弧段且非连续的观测下,每个目标的定轨残差符合海基光学设备的测量噪声标准。对比仿真定轨的结果,实测残差与仿真残差基本一致,表明在定轨弧段内实测定轨精度约为百米到公里级。验证了在短弧段观测条件下,海基单站对GEO目标定轨的可行性。

摘要： GNSS是实时定位导航最重要的方法,精密卫星轨道钟差产品是GNSS高精度服务的前提。国际GNSS服务中心(IGS)及其分析中心长期致力于GNSS数据处理的研究及高精度轨道和钟差产品的提供。GFZ作为分析中心之一,提供GBM多系统快速产品。本文基于2015—2021年GBM提供的精密轨道产品,阐述了数据处理策略,分析了轨道的精度,介绍了非差模糊度固定的原理和对精密定轨的影响。结果表明:GBM快速产品中的GPS轨道精度与IGS后处理精密轨道相比的精度约为11~13 mm,轨道6 h预报精度约为6 cm;GLONASS预报精度约为12 cm,Galileo在该时期的精度均值为10 cm,但是在2016年底以后精度提升到5 cm左右;北斗系统的中轨卫星(medium earth orbit,MEO)在2020年以后预报精度约为10 cm;北斗的静止轨道卫星(geostationary earth orbit,GEO)卫星和QZSS卫星的预报精度在米级;卫星激光测距检核表明,Galileo、GLONASS、BDS-3 MEO卫星轨道精度分别为23、41、47 mm;此外,采用150 d观测值的试验结果表明,采用非差模糊度固定能显著改善MEO卫星轨道精度,对GPS、GLONASS、Galileo、BDS-2和BDS-3的MEO卫星的6 h时预报精度改善率分别为9%~15%、15%~18%、11%~13%、6%~17%和14%~25%。

摘要： 高精度的激光地球动力学卫星(LAGEOS)的轨道信息是利用LAGEOS的激光测距数据进行测站坐标、地球自转参数、尺度、地心等大地测量参数精确解算的重要基础。针对现有对LAGEOS轨道确定仅使用定轨残差作为轨道评估方法,缺少对LAGEOS轨道的外部比较评估这一问题,提出利用伯尔尼(Bernese)全球卫星导航系统(GNSS)软件(Software)5.2版,对LAGEOS-1/2卫星进行精密定轨策略研究,采用定轨残差统计、外部轨道比较、地球自转参数精度评估的方法,对精密定轨策略进行全面评估。使用LAGEOS-1/2卫星2020年激光测距数据,进行精密定轨策略验证,结果表明:LAGEOS-1/2卫星定轨残差均方根值分别为0.91和0.85 cm;与国际激光测距服务中心产品相比,LAGEOS-1卫星径向、切向、法向轨道精度分别为0.46、2.13、1.54cm,LAGEOS-2卫星径向、切向、法向轨道精度分别为0.42、2.33、1.95 cm;极移解算结果与国际地球自转服务C04产品相比,X方向分量和Y方向分量的精度分别为0.24毫角秒和0.26毫角秒,日长精度为72.87μs。

摘要： 太阳光压摄动作为在轨导航卫星受到的最大的非保守力,是卫星精密定轨的重要误差源。ECOM模型、ECOM2模型,这两种经验型光压模型被广泛应用于导航卫星定轨。然而,ECOM模型和ECOM2模型分别是针对GPS和GLONASS卫星设计的,并不完全适用于我国北斗三号(BDS-3)卫星。针对五参数ECOM模型在BDS-3卫星低太阳高度角时期轨道不连续性增大的问题,本文提出在D方向引入一阶周期项来吸收未被模型化光压加速度。结果表明,引入一阶余弦周期项D_(c),能将低太阳高度角时期CAST卫星的切向、法向、径向重叠轨道误差分别减小约60%、52%、29%。针对ECOM2模型中D_(2c)和D_0、D_(2s)和B_(s)之间存在的强相关性,本文提出了不估计D_(2c)参数的八参数ECOM2模型和不估计D_(2c)与D_(2s)的七参数ECOM2模型。结果表明,相较九参数ECOM2模型,不估计D_(2c)参数的八参数ECOM2模型能够将CAST卫星和SECM卫星径向重叠轨道误差分别减少约18%和27%。在此基础上,继续移除D_(2s)后(七参数ECOM2),径向重叠轨道误差可进一步减小5.2%~8.5%。综合考察重叠轨道精度和SLR检核精度,不顾及D_(2c)和D_(2s)的七参数ECOM2模型表现最佳。CAST卫星和SECM卫星重叠轨道切向、法向、径向精度分别为5.0、3.4、1.4 cm和5.4、3.5、1.5 cm;SLR检核残差标准差分别为3.1~3.2 cm、4.4~4.7 cm。

摘要： 本文介绍了基于星载GNSS观测数据的低轨卫星精密定轨和轨道精度评估方法,并基于GRACE卫星的实测数据开展定轨试验。分析结果表明,基于星载GNSS的动力学定轨可获取厘米级的卫星轨道,为未来低轨星座的精密轨道确定提供参考。

摘要： 利用载波相位偏差产品对卫星端硬件偏差进行改正,采用星间单差消除接收机端偏差;结合对应的GPS精密轨道和钟差产品,依次固定宽巷和窄巷模糊度,然后得到基于整数解的无电离层组合模糊度,再利用虚拟观测值对非差无电离层模糊度进行约束,最终得到固定解轨道。同时,利用载波相位残差值开展星载天线相位中心变化(PCV)在轨估计,以进一步提升定轨精度。分别利用欧洲定轨中心(CODE)、法国空间研究中心(CNES)和武汉大学(WHU)发布的GPS精密轨道、钟差和相位偏差产品,对GRACE-FO卫星进行模糊度固定和精密定轨,评估不同机构产品的性能。结果表明:天线PCV改正能够有效减小载波相位残差,提升定轨精度;采用不同机构产品的GRACE-FO卫星宽巷模糊度固定率均优于99%,窄巷模糊度固定率优于95%;对基于CODE,CNES和WHU产品的GRACE-FO卫星精密定轨结果进行评估,与JPL精密轨道相比,固定解轨道三轴平均精度优于7.0 mm;SLR测距残差RMS值分别优于9.6,10.7和9.1 mm;与KBR星间测距值相比,利用固定解轨道计算的星间距离精度分别优于1.8,2.3和2.1 mm。利用不同机构产品解算的GRACE-FO卫星轨道整体差异小于2 mm。

摘要： 针对太阳系空间的航天器轨道计算与应用需求,定位于科学研究与工程试验,研发了太阳系多星精密定轨及数据分析软件(MODAS)。描述了软件的设计与实现,包括数据组织管理、基础服务、观测数据类型、参数解算处理;详细介绍了软件实现的特点,通过对月球、火星、木星及小行星探测数据的处理与比较,验证了软件的功能及精度;对软件下一步发展进行了分析展望。验证结果表明,该软件可应用于多天体、多探测器的联合定轨计算,并可拓展应用于行星科学的研究。

摘要： 基于实测数据分析天线相位中心PCO改正模型和观测值频点选择对北斗三号卫星精密定轨和定位的影响。结果表明,基于北斗官方CSNO发布的PCO模型定轨定位表现稍优于IGS协议模型。此外,相较于两者PCO模型差异的影响,B1C/B2a与B1I/B3I观测值频点的选择对精密定位影响更为显著。以IGS B1I/B3I PCO模型为参考,CSNO B1C/B2a PCO模型定位坐标在E、N、U方向上的精度分别提升约5%、13%、14%,可应用于北斗高精度数据处理。

摘要： 采用新光压模型ECOMC和ECOM-9,分别使用5种IGU精密超快速星历进行精密定轨,以最终IGS精密星历作为真值,比较GPS卫星的定轨精度.结果 表明,相较于ECOM-9光压模型,ECOMC光压模型能够提升卫星径向、切向和法向的轨道精度,其中径向提升较为明显;对比5种IGU超快速精密星历的定轨结果,ECOMC光压模型定轨精度分别能达到5 cm、3.5 cm、2.5 cm、1.5 cm和1.5 cm,优于ECOM-9.

摘要： 利用Jason-3星载GPS观测数据,采用简化动力学方法和运动学方法对Jason-3卫星进行精密定轨研究.通过载波相位残差、重叠轨道对比、参考轨道对比和卫星激光测距(SLR)轨道检核四种方式评定轨道精度.计算相位残差均方根(RMS)值,简化动力学轨道的RMS值在0.7～0.8cm,运动学轨道的RMS值在0.50～0.55cm;简化动力学轨道重叠部分径向RMS值达到0.32 cm,运动学轨道重叠部分径向RMS值达到1.12cm;与国际DORIS服务(IDS)官方提供的参考轨道对比,简化动力学轨道径向精度达到1.47cm,运动学轨道径向精度达到4.36cm;利用SLR观测数据进行核验,简化动力学轨道精度整体优于2.1 cm,运动学轨道精度整体优于3.3 cm.通过实验证明:Jason-3卫星的简化动力学轨道和运动学轨道的精度均达到cm级.

摘要： 针对区域布站或全球稀疏布站定轨效果不佳的现实困难,给出了低轨卫星辅助导航卫星精密定轨的基本原理,结合实测数据,重点分析了两种布站条件下,辅助定轨的实际应用效果,结果表明:两种布站条件下,与传统定轨方法比较,低轨卫星辅助导航卫星的三维定轨精度平均改进程度都能优于30%,其中,又以切向轨道精度改进最大,此外,受观测网形影响,区域布站条件下平均轨道精度提高的绝对量要大于全球稀疏布站,但全球稀疏布站条件下轨道精度改善程度更加平均.

摘要： 目前BDS轨道产品在每天边界存在明显的跳变现象,这严重制约着低轨卫星跨天精密定轨的性能.在分析不同轨道类型的BDS卫星在天与天衔接处轨道跳变表现形式的基础上,为削弱轨道跳变对定轨的不利影响提出了延长定轨区间与对BDS轨道进行高精度拟合预报两种方法.以仅采用BDS数据的风云三号C卫星简化动力学定轨为例研究了这两种方法对定轨的影响作用,此外也分析了精度较差且天跳变可达米级的GEO卫星轨道对定轨的影响.结果表明,增加定轨弧长与拟合BDS轨道均能有效提高定轨精度,且后者的改进作用较为显著.当引入GEO数据时对采用原始与拟合的BDS轨道两种情况下的定轨精度分别起到降低与提高的作用.同时采用两种方法且包含GEO数据能够获取性能最佳的定轨结果,其在切向、法向、径向和三维的轨道精度分别可达3.9、2.4、1.5和4.9cm.

摘要： 本文利用MGEX多GNSS测站的GPS和BDS数据进行融合精密定轨实验分析星上多径对北斗卫星精密定轨的影响.通过轨道的不连续性评估定轨精度,结果表明,MEO、IGSO和GEO卫星的一维轨道精度分别达到0.05m,0.09m和0.31m.我们的实验还发现,SIMP改正可显著降低伪距残差均值和MEO卫星伪距残差的RMS值;极大地提高接收机系统间偏差的估值精度,平均提高幅度达到42％;此外,还可一定程度上提高双差模糊度成功固定的比例.

摘要： VLBI2010是国际天体测量和大地测量组织(IVS)提出的下一代VLBI观测系统,具备高速机动、持续观测和数字化传输的特点,为跟踪观测高速运动的GNSS导航卫星提供了可能,其高精度测角分辨率在导航卫星精密定轨方面具有良好应用前景.本文研究了VLBI2010系统对GNSS导航卫星的观测数据模型及其与GNSS信号数据在导航卫星定轨中的联合处理方法,并分析了VLBI数据对卫星轨道横向误差约束的独特优越性.通过仿真实验,结果表明综合VLBI2010数据能够提高GNSS导航卫星定轨精度,为卫星定轨提供新的技术参考手段.

摘要： 多全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)系统联合精密定轨需要考虑系统间及频率间偏差的影响.推导了多GNSS定轨系统间偏差(inter system bias,ISB)/频率间偏差(inter frequency bias,IFB)解算模型,以GPS系统硬件延迟为基准,给出了一种消除ISB/IFB秩亏的约束方法.试验数据结果表明,各系统ISB/IFB均表现出良好的稳定性及同一系统各卫星时间序列的一致性,BDS ISB的标准差为0.36ns,Galileo ISB的标准差为0.18ns,GLONASS IFB的标准差为0.51ns;在接收机类型相同的情况下,不同跟踪站的ISB比较接近,但仍可达到ns级差异;GLONASS IFB在同一跟踪站相同频道号的卫星及不同跟踪站相同频道号卫星均表现出了良好的一致性.

摘要： 为节约有限的地面测控资源,针对北斗卫星提出星间链路支持下的测控系统精密定轨.基于星间双单向测量原理,以及历元归算等关键技术建立定轨所需的消钟差组合测量模型.利用仿真试验分析了全球星座在4条固定星间链路支持下的定轨性能,当测量噪声为0.1米时,不考虑和考虑0.1米系统误差的定轨位置精度分别为0.61米和2.85米,残余系统性误差是影响定轨精度的关键因素.结果表明,星间链路可以显著改善测控系统定轨精度,为地基测控定轨提供有力支持.

摘要： 采用星载GPS观测值解算低轨卫星轨道已成为低轨卫星精密定轨的重要途径之一.根据基本精密定轨理论,以Bernese5.0软件作为解算工具,采用非差简化动力学法对COSMIC卫星进行轨道解算.由于COSMIC卫星未配备激光角反射器,轨道的解算结果采用重叠轨道互差以及与UCAR发布的最终产品作比较来对定轨精度进行分析.统计结果表明:本文方法可以基本满足UCAR精度要求,且解算效率较高,时效性明显增强,三维位置RMS平均为18cm到22cm,三维速度RMS平均为0.186mm/s到0.216mm/s.

摘要： 介绍了非差/双差模式数据处理的原理及特点,重点分析了两种模式观测模型,梳理了计算流程的差异,基于全球均匀分布的100个IGS监测站7天的GPS和GLONASS观测数据,计算精密定轨,将定轨结果用于精密定位,并分析了计算精度和所需时间.实验表明:两种差分模式精度相当,100个IGS站条件下,GPS卫星R、T、N三个方向平均RMS均小于3cm,GLONASS卫星均小于5cm,定位精度E方向和N方向约为0.5cm,U方向约为1cm.非差模式的计算耗时远小于双差模式,效率更高.

摘要： 本文介绍北斗系统全星座动力学定轨方法,给出了相应的定轨策略与模型,利用全球均匀分布的104个MGEX测站的GNSS观测数据,基于B1I/B3I观测值的非差无电离层线性组合模型进行北斗二号/三号卫星精密轨道确定,并通过重叠轨道对比、与WUM最终轨道和钟差对比进行轨道精度检核与卫星钟差精度评估.实验结果显示,北斗二号/三号GEO卫星与IGSO/MEO卫星重叠轨道差异RMS值分别为8.17cm和3.51cm;通过与WUM最终轨道和钟差对比,GEO卫星轨道精度为1.63m,钟差精度为1.29ns,IGSO/MEO卫星轨道精度为8.58cm,钟差精度为0.19ns.

摘要： 资源三号01星、02星的成功发射,实现了我国首次民用立体测图双星组网运行,精准测图取决于高精度定轨结果.资源三号系列卫星搭载国产GPS接收机和SLR反射器,用于精密定轨和独立轨道.本文对国产GPS接收机进行性能评估,02星各个评价指标均优于01星,基于简化动力学原理对双星进行精密定轨,卫星重叠弧度平均三维精度分别为3.5cm、3.3cm,SLR检核显示轨道分别优于6cm、3cm,证明定轨结果准确可靠,达到卫星测图和定轨需求的厘米级别.

摘要： 本发明涉及一种位置间动力学约束的低轨卫星星载GNSS精密定轨方法及系统，包括获取GNSS精密星历、钟差文件、低轨卫星姿态数据和星载GNSS观测数据，得到低轨卫星轨道伪距解，计算低轨卫星位置间动力学约束，计算概略的低轨卫星先验轨道；对星载GNSS观测数据进行数据编辑，联合动力学约束建立定轨观测模型和随机模型，解算低轨卫星精密轨道，实现低轨卫星星载GNSS精密定轨。本发明采用轨道动力学模型的误差模型来考虑其误差对定轨影响，在保证定轨精度的同时不需要复杂高精度的卫星轨道动力学模型，不需要估计未知动力学参数或伪随机参数；轨道积分弧段短，计算效率相对较高；可处理不等采样间隔的GNSS观测数据，非常适合应用于低轨卫星精密定轨。

摘要： 本发明公开了一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，该方法利用四台或四台以上地面接收机同时跟踪若干颗GNSS(全球导航卫星系统)导航卫星和LEO(低轨)导航卫星的导航信号，并实时发送到数据中心，包括这些步骤：步骤一，观测数据的获取与数据预处理；步骤二，各个接收机间精密时间同步；步骤三，利用天顶方向对流层延迟和投影函数计算LEO视线方向的对流层延迟；步骤四，修正接收机硬件延迟，形成LEO定轨几何观测方程；步骤五，联合LEO的动力学模型和几何观测方程求解LEO精密轨道和精密钟差；步骤六，LEO精密轨道和精密钟差的实时分发。采用本发明的方法能够解决低轨卫星精密轨道无法实时计算、需事后处理计算的问题。

摘要： 本发明提供一种基于GNSS精密定轨的圆轨道切向小推力在轨标定方法，标定后的切向推力F用于航天器轨道控制。利用GNSS测量得到的航天器位置信息，采用Unscented卡尔曼滤波方法，得到J2000坐标系下航天器位置和速度信息的估计值。根据位置和速度信息的估计值，计算出航天器的瞬时轨道半长轴。针对每一个测量时刻，将该时刻前一个轨道交点周期内的轨道瞬时半长轴求平均值，得到该时刻的平均轨道半长轴。将圆轨道切向推力作用前后的平均轨道半长轴作差，得到轨道半长轴变化量Δa，根据Δa计算得到圆轨道切向推力标定值。本发明计算过程完全利用GNSS获得的实时轨道数据，无需地面测控站数据支持，方法标定结果准确、可靠，算法简便，容易实现。

摘要： 本发明公开了一种高轨SAR卫星精密定轨系统，能够利用天基高轨GNSS自主导航以及配合地基测距系统为事后定轨系统提供原始观测量信息完成星地联合精密定轨任务。包括高轨GNSS导航子系统、地基测距子系统以及静电悬浮加速度计子系统。高轨GNSS导航子系统包括互为冷备份的2台导航接收机、互为热备份的2副导航接收天线、2台前置放大器、功分器以及射频电缆；静电悬浮加速度计子系统用于测量航天器受到的加速度。地基测距子系统包括Ka波段扩频测距模块以及激光测距模块。Ka波段扩频测距模块包括非相干扩频体制的2台Ka波段扩频测距应答机、2副Ka波段对地天线、测控波导组件；2副Ka波段对地天线分别通过测控波导组件对应连接2台Ka波段扩频测距应答机。

摘要： 本发明属于通信及定位技术领域，公开了一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法及系统，地面监测站通过采集卫星导航系统的基本导航定位信息获得地面监测站基本导航定位信息并发送到地面主控站；地面主控站根据自身的物理位置信息和地面监测站基本导航定位信息生成卫星导航系统差分改正信息，并发送到上行注入站；上行注入站将卫星导航系统差分改正信息发送到北斗三号卫星；北斗三号卫星利用短报文通信功能，广播播发卫星导航系统差分改正信息；低轨卫星接收到卫星导航系统差分改正信息后，联合低轨卫星的星载接收机接收到的低轨卫星基本导航定位信息，进行实时精密定轨。本发明具有不依赖外部通信链路，完全自主，安全性和性价比高的优势。

摘要： 本发明涉及一种位置间动力学约束的低轨卫星星载GNSS精密定轨方法及系统，包括获取GNSS精密星历、钟差文件、低轨卫星姿态数据和星载GNSS观测数据，得到低轨卫星轨道伪距解，计算低轨卫星位置间动力学约束，计算概略的低轨卫星先验轨道；对星载GNSS观测数据进行数据编辑，联合动力学约束建立定轨观测模型和随机模型，解算低轨卫星精密轨道，实现低轨卫星星载GNSS精密定轨。本发明采用轨道动力学模型的误差模型来考虑其误差对定轨影响，在保证定轨精度的同时不需要复杂高精度的卫星轨道动力学模型，不需要估计未知动力学参数或伪随机参数；轨道积分弧段短，计算效率相对较高；可处理不等采样间隔的GNSS观测数据，非常适合应用于低轨卫星精密定轨。

摘要： 本发明公开了一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，该方法利用四台或四台以上地面接收机同时跟踪若干颗GNSS(全球导航卫星系统)导航卫星和LEO(低轨)导航卫星的导航信号，并实时发送到数据中心，包括这些步骤：步骤一，观测数据的获取与数据预处理；步骤二，各个接收机间精密时间同步；步骤三，利用天顶方向对流层延迟和投影函数计算LEO视线方向的对流层延迟；步骤四，修正接收机硬件延迟，形成LEO定轨几何观测方程；步骤五，联合LEO的动力学模型和几何观测方程求解LEO精密轨道和精密钟差；步骤六，LEO精密轨道和精密钟差的实时分发。采用本发明的方法能够解决低轨卫星精密轨道无法实时计算、需事后处理计算的问题。

摘要： 本发明提供一种基于GNSS精密定轨的圆轨道切向小推力在轨标定方法，标定后的切向推力F用于航天器轨道控制。利用GNSS测量得到的航天器位置信息，采用Unscented卡尔曼滤波方法，得到J2000坐标系下航天器位置和速度信息的估计值。根据位置和速度信息的估计值，计算出航天器的瞬时轨道半长轴。针对每一个测量时刻，将该时刻前一个轨道交点周期内的轨道瞬时半长轴求平均值，得到该时刻的平均轨道半长轴。将圆轨道切向推力作用前后的平均轨道半长轴作差，得到轨道半长轴变化量Δa，根据Δa计算得到圆轨道切向推力标定值。本发明计算过程完全利用GNSS获得的实时轨道数据，无需地面测控站数据支持，方法标定结果准确、可靠，算法简便，容易实现。

摘要： 一种中低轨卫星的精密定轨系统及其实现方法，系利用Galileo定位系统、卫星激光测距技术和卫星通信技术组合的精密定轨新方法，优化了空天地定轨系统的布局，实现自带激光反射镜中低轨卫星的高精度定轨。考虑到Galileo系统自身的优越性，结合卫星激光测距技术的高精度特点，可以大大提高对中低轨卫星的测量或定轨精度，实现中低轨卫星定轨精度稳定在厘米级，趋于毫米级。将有效提高在轨卫星运行的控制与预测水平，为载人航天的安全保障、空间站的运行管理、空间飞行器的对接与协同作业提供坚实的技术保障。

摘要： 本公开实施例是关于一种适用于多航天器精密定轨的观测数据存储系统及方法。该系统包括：测量类型模块，用于存储测量类型数据；参与对象模块，用于存储参与对象，且依照信号传输经过各参与对象的顺序进行排列存储；数据扩展属性模块，用于对观测数据的属性进行描述；测量数据模块，用于存储观测数据。本公开实施例根据测量类型模块及用于存储参与对象的参与对象模块，通过数据扩展属性模块对按照预设的测量发生顺序观测参与对象所得的观测数据的属性进行描述，且通过测量数据模块对观测数据进行存储，实现了当对大量参与对象进行测量时，一条观测数据中的存储系统可以清晰定义出本次测量的参与对象，适用于“多站‑多星”的测量模式。