利用地面测轨资料拟合GPS广播星历

本文对GPS广播星历进行了系统的分析,讨论了GPS广播星历的拟合计算方法,导出了其解算公式,通过实际数据验证了公式及方法的正确性;对于广播星历拟合过程中可能出现的问题,给出了解决方法。     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题:一是在S、X波段时延测量精度均为1 ns情况下,电离层延迟改正所能够达到的精度;二是在飞行器VLBI测轨过程中,不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径,包括借助于相关电离层模型、利用常规VLBI历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等.最后对电离层VLBI和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析.     

卫星VLBI测轨资料处理中的电离层延迟改正

结合我国探月项目卫星VLBI测轨资料分析中的实际需求讨论了两个问题：一是在S、X波段时延测量精度均为1ns情况下，电离层延迟改正所能够达到的精度；二是在飞行器VLBI测轨过程中，不能确保S、X波段双频观测情况下获取电离层时延改正的可能途径，包括借助于相关电离层模型、利用常规VLB1历史观测资料积累、借助于局域GPS观测网和IGS网单站GPS测量以及借助于专门设计的单站GPS测量等。最后对电离层VLB1和GPS技术实测结果进行了比较和问题分析。     

C波段转发测轨系统测站偏差的标校

C波段转发测轨体制在GEO卫星测定轨中有突出优势,但其测量系统偏差的标校精度对定轨结果影响显著。基于L波段载波相位多星定轨结果,提出一种基于标准轨道拟合残差的系统偏差标校方法。该方法能够同时标校测量偏差及时标偏差,有利于弥补激光测距标校方法观测量较少的缺陷。利用国内监测站对中国导航卫星实测数据分析结果表明,经过标校后的C波段转发测轨精度可优于5 m,测量偏差及时标偏差具有较好的稳定性。     

多源单片卫星影像异轨立体测图应用

通过对卫星影像异轨立体的几何定位模型和精度分析,提出了单片卫星影像进行异轨立体测图的几何和灰度条件。用WorldView2单片数据进行立体测图试验,证明采用像方补偿的有理函数模型的区域网整体平差方案,可达到与编程立体像对测图相当的几何精度,精度满足1∶5 000地形图测绘指标。为大面积、困难地区测图提供了快速、低成本的实用解决方案。     

CPⅢ精测网及轨检小车在高速铁路养护中的应用

近年来,随着经济社会的发展,我国铁路运输事业快速发展,尤其是高速铁路快速发展,高铁总里程超过了2.5万km。由于高速铁路的运行速度非常快,在运行过程中会产生很大的摩擦力。为了确保高速铁路运行安全,日常工作中,必须加强对高速铁路的养护。本文简单阐述了高速铁路的特点以及高速铁路精测系统以及CPⅢ精测网和轨道检小车在高速铁路养护中的具体应用,希望为高速铁路的养护工作提供参考和借鉴。     

中低轨卫星定轨精度分析

针对轨道高度为１ ０００ ｋｍ 左右的近圆轨道卫星进行动力学定轨分析。通过对大气模型、地球重力场模型、系统误差、测轨站站址误差等对定轨的影响进行分析, 分析了影响中等轨道的主要误差源。该卫星轨道确定精度为外推三圈优于２００ ｍ 。     

无准确初轨信息时星载GPS低轨卫星定轨方法研究

本文提出了适用于星载GPS低轨卫星定轨的一种精密自主定轨方法。该方法利用星载GPS观测资料直接解算GPS方程求得卫星初轨,避免了早期使用短弧资料定初轨时法方程的病态性的影响,为精密定轨提供了较准确的近似值,并以此展开观测方程进行精密定轨,保证了迭代过程的收敛,减少了迭代次数,节约了时间,适用于低轨卫星的自主定轨和实时定轨。     

星载GPS低轨卫星定轨理论研究

GPS为低轨卫星定轨提供了一种全新的精密定轨方法-几何法定轨(Geometric Orbit Determination).     

卡尔曼滤波在低轨卫星精密定轨中的应用

星上计算机的处理能力不断提高,地基控制系统资源日益紧张,这些都对卫星自主定轨提出了迫切的要求,利用卡尔曼滤波进行卫星自主定轨将具有十分广阔的应用前景。但由于低轨卫星受摄动力较大,使得其动力学方程十分复杂,本文对如何建立适当的模型进行了分析。标准卡尔曼滤波只有在满足一定约束条件时,才能得到最优解。但利用星载GPS进行卫星定轨时,这些约束条件并不能得到完全的满足,针对这些问题本文讨论了相关噪声和滤波发散,观测值粗差等问题。     

时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨

本文提出对太阳辐射与地磁活动长期预报参数进行修正,以确保参数的时变特性。修正后的参数作为高精度时变大气密度模型的输入,应用于低轨卫星自主定轨,保证大气阻力长时间内的实时自主计算。以CHAMP卫星为对象进行试验分析,结果表明:该方案的自主定轨精度整体优于传统的静态模型;且不会对星上计算效率产生太大影响;时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨是可行的。     

基于MGS测图段部分弧段的精密定轨及火星重力场模型解算

火星探测器精密定轨关联到火星探测任务的成功实施并为其科学目标的顺利完成提供保障,火星重力场研究除了为精密定轨服务外,还是进行火星内部结构、火星表面质量迁移及火星形成和演化的重要约束条件。基于火星探测器精密定轨及火星重力场研究的重要意义,本文利用MGS（Mars Global Surveyor）测图任务阶段近两个月的轨道跟踪数据进行了解算分析,对精密定轨结果进行了精度评价。在此基础上,进行了火星重力场模型解算,通过轨道残差、火星自由空气重力异常等方式对解算模型进行了精度评价,结果表明解算模型合理。这一研究为我国即将发射的火星探测计划“萤火一号”轨道跟踪数据用于火星重力场研究打下了基础。     

低轨空间目标甚短弧初轨关联

利用地基或天基光学观测技术进行低轨道(low earth orbit,LEO)目标编目库扩展,两个关键技术为甚短弧初轨确定(initial orbit determination,IOD)和初轨关联,针对这两个问题提出了距离搜索方法和几何方法。利用中国科学院国家天文台长春人卫站地基光电阵观测的角度数据和天基光学仿真角度数据进行实验。结果表明,利用距离搜索法进行甚短弧初轨确定,处理天基和地基数据的成功率约为90%;利用几何法进行初轨关联,相同目标初轨关联正确率高于80%。利用长春光电阵数据对关联算法进行了不同初轨条件下的大量测试和分析。初轨确定和初轨关联的试验结果验证了距离搜索法和几何法的有效性,表明这两种算法可应用于编目库扩展。     

星载GPS低轨卫星定轨理论及方法研究

论文研究了星载GPS低轨卫星定轨技术的基本理论和方法,研制了星载GPS低轨卫星约化动力法定轨软件,针对约化动力法和推广卡尔曼滤波存在的问题,开展了星载GPS低轨卫星自适应事后和实时定轨研究,论文最后对星载GPS编队卫星相对定位技术进行了研究。主要工作及创新点概括如下：     

星载BDS/GPS低轨卫星定轨精度分析

针对低轨卫星搭载BDS/GPS接收机实现定轨将成为定轨领域热点的现状,该文讨论了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨需要考虑的数学模型,阐述了实时定轨和精密定轨的模型差异。基于自主研发程序,利用高动态信号仿真器仿真的星载BDS/GPS数据研究了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨的可行性及其能达到的精度。试验结果表明,星载BDS/GPS实时定轨位置精度为1.19m,速度精度为2.35mm/s。GPS信号发生中断时即仅采用BDS观测数据进行实时定轨时,三维位置误差达到3.73m;星载BDS/GPS精密定轨位置精度为2.30cm,仅采用BDS观测数据进行精密定轨时,三维位置误差可达到8.26cm。     

低轨卫星精密定轨中重力场模型误差的补偿

分析了不同重力场对低轨卫星运动影响的特征，并基于CHAMP卫星和GRACE卫星的真实轨道，利用轨道积分和轨道拟舍的方法，研究了线性分段加速度、周期性分段加速度以厦虚拟随机脉冲加速度在精密定轨中对重力场模型误差的补偿效果。     

用单频GPS数据实现低轨卫星动力学法定轨研究

采用星载GPS双频观测数据,低轨卫星定轨的精度可以达到厘米级。采用GRACE A卫星的星载GPS观测数据,分别基于单频数据(C/A和L1)的半合组合观测量和双频数据的消电离层组合观测量,采用动力学低轨卫星定轨方法,解算了7d的GRACE A卫星轨道,解算结果与德国地学中心发布的快速科学轨道进行对比分析,并通过卫星激光测距观测数据进行检核。结果表明,通过半合组合观测量定轨得到的结果,在径向R、切向T、法向N方向的均方根误差平均值分别为7.9cm、20.1cm和5.5cm,三维定轨精度平均为22.8cm,利用卫星激光测距数据进行检核,残差平均值为-1.8cm,均方根误差为8.6cm。证明了采用单频观测数据进行定轨的可行性,并且定轨精度可以达到一般低轨卫星定轨精度的要求。     

低轨卫星精密定轨的轨道精度评估方法研究

厘米级精密卫星轨道是完成低轨卫星承担的科研、商业等任务的必须前提,其中事后轨道精度评定是低轨卫星精密定轨任务中重要一环。依据观测条件和卫星搭载设备等情况,选择合适的精度评定方法有利于客观准确的评估定轨结果。本文以GRACE卫星为例,讨论了内外精度评估方法,得到有益结论,为我国开展后续国产卫星精密定轨任务具有借鉴意义。      

GPS纯几何法在低轨卫星定轨中的应用

在近地低轨卫星上安装GPS接收机,并同时能捕获到四颗GPS卫星的话,我们就可以直接利用GPS观测值来组成观测方程,解算被求卫星的轨道位置。但由于GPS卫星是为地面上的用户设计的,其主要是满足地面用户的导航定位要求,再加上近地卫星的高动态性、高速度性,有时还不能同时捕获到四颗GPS卫星,这都给近地卫星的定轨带来了不确定的因素。本文主要对这一想法进行了试验,并分析了定轨的精度。     

基于星载GPS的低轨卫星简化动力学定轨研究

利用GRACE卫星2015年1月1日至7日的星载GPS观测数据,基于卫星简化动力学定轨方法和事后批处理定轨模式,利用24小时弧段进行精密定轨。采用多种手段进行评价定轨精度,通过分析,观测值定轨残差稳定在7mm,与德国地学中心(GFZ)发布的事后精密轨道在径向、切向、法向的RMS值分别是3cm,2cm,3cm,利用SLR检核轨道精度优于4cm。结果表明,使用简化动力学定轨可实现低轨卫星的cm级高精度定轨。