【摘要】：衛(wèi)星的在軌跟蹤與定軌是確定衛(wèi)星系統(tǒng)安全性和可用性的核心，因此也成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中研究的熱點，尤其是目前我國正在建設(shè)自己的北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如何準確且快速地獲得高精度的軌道更成為當(dāng)前亟待解決的問題。雖然目前GPS等其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密定軌技術(shù)相對比較成熟，但我國的北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于存在星座異質(zhì)性、基準站數(shù)量少且無法全球分布等多個因素的影響，目前的定軌精度相對較低，難以滿足高精度實時定位導(dǎo)航的需求。 GPS系統(tǒng)作為目前全球應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其軌道精度可以達到2cm，由于GPS系統(tǒng)的基準站遍布全球，所以可以利用成熟的GPS系統(tǒng)來研究精密定軌的理論以及分析基準站的數(shù)量和分布對衛(wèi)星定軌的影響，總結(jié)提出改進的定軌方法以及總結(jié)分析基準站對精密定軌的影響，，并以此為基準拓展到我國北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密定軌研究中。本文從衛(wèi)星軌道的基本理論出發(fā)，對基準站的個數(shù)和分布對衛(wèi)星事后星歷以及實時星歷解算的影響做了詳細分析，并基于相關(guān)的理論研究基礎(chǔ)，設(shè)計編制了軌道積分程序。論文的具體研究工作如下： （1）基于衛(wèi)星定軌理論與研究方法，采用不同個數(shù)的區(qū)域基準站對GPS廣播星歷進行軌道改進，得到了20cm-30cm的區(qū)域站定軌結(jié)果；采用不同個數(shù)的全球基準站對GPS廣播星歷進行軌道改進，得到了cm級的全球站定軌結(jié)果。 （2）分別用區(qū)域基準站以及全球基準站的實時數(shù)據(jù)對GPS衛(wèi)星軌道進行約束定軌。結(jié)果顯示附加基準站數(shù)據(jù)的實時軌道較直接預(yù)報軌道的精度在大部分時間有了明顯改善，但是在起始時間段有較大波動。 （3）模擬分析中心，以3天為一弧段對GPS快速星歷和超快速星歷進行連續(xù)一個月的解算，得到延遲一天的快速星歷以及近實時的超快速星歷，其中超快速星歷每6小時更新一次，并附加了實時數(shù)據(jù)的約束。結(jié)果顯示快速星歷的精度大致在6.8cm左右，超快速星歷的精度除個別異常點外保持在20cm以內(nèi)。 （4）以7天為一弧段解算GPS事后星歷。結(jié)果顯示徑向精度在3cm左右，要優(yōu)于較短弧段解，但是切向和法向精度較低。 （5）基于GPS衛(wèi)星的定軌研究基礎(chǔ)，利用實驗數(shù)據(jù)對北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)進行定軌解算，結(jié)果顯示GEO衛(wèi)星的定軌結(jié)果為128.9cm，IGSO衛(wèi)星的定軌結(jié)果為36.9cm，并且在GEO衛(wèi)星和IGSO衛(wèi)星共同定軌時，GEO衛(wèi)星使IGSO衛(wèi)星的定軌精度降低。 （6）基于前文的理論和研究基礎(chǔ)，編寫了定軌中的核心部分軌道積分軟件模塊，結(jié)果顯示本文設(shè)計的軌道積分程序可以較好地完成軌道積分過程，進行一天的軌道積分后整個星座的精度大致在20cm左右。
【圖文】：

圖 1.1 IGS 全球跟蹤站分布圖目前，IGS 組織中運行的數(shù)據(jù)處理分析中心（Analysis Center）約為 11 個，具體見表 1.1。表 1.1 IGS 數(shù)據(jù)處理分析中心列表分析中心英文簡寫 機構(gòu)名稱及國籍 數(shù)據(jù)處理軟件CODE 歐洲定軌中心，瑞士 Bernese5.0ESOC 歐空局空間運行中心，德國 NAPEOSGFZ 德國波茨坦地學(xué)研究中心 EPOS.P.V2JPL 噴氣推進實驗室，美國 GIPSY/OASIS-IINOAA 美國國家海洋與大氣管理局PAGESGPSCOMNRCan 加拿大自然資源局GIPSY/OASISII

要應(yīng)用于低軌衛(wèi)星中。這種方法不用考慮衛(wèi)星的動力學(xué)模型，是一種對衛(wèi)星位置的幾何逼近，所以不能對衛(wèi)星的軌道進行外推（賀凱飛，2010）。另外還有一些方法將這兩種方法進行綜合，通過加權(quán)得到一個精度更高的衛(wèi)星軌道，其根本還是依據(jù)動力學(xué)定軌和幾何法定軌。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在衛(wèi)星定軌領(lǐng)域，國外相對于國內(nèi)來說起步較早，許多機構(gòu)都開發(fā)了高精度的定軌軟件，如美國麻省理工學(xué)院（MIT）和 SCRIPPS 海洋研究所（SIO）共同開發(fā)的GAMIT/GLOBK 軟件、美國噴氣動力實驗室（JPL）的 GIPSY 軟件、瑞士伯爾尼大學(xué)研制的 Bernese 軟件以及德國地學(xué)中心（GFZ）研制的 EPOS 軟件等等。隨著定軌技術(shù)的不斷完善，各分析中心的定軌精度也不斷提高，圖 1.2 為部分 GPS 分析中心定軌精度的發(fā)展（李敏，2011）。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P228.4

【引證文獻】

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1 張睿;楊元喜;張勤;黃觀文;王樂;燕興元;瞿偉;;BDS/GPS聯(lián)合定軌的貢獻分析[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2017年05期

2 曹炳強;成英燕;許長輝;;雙差精密定軌中地面站的選取方法[J];測繪通報;2017年04期

3 許誠權(quán);杜偉吉;段偉;;基于基準站觀測數(shù)據(jù)的GPS實時星歷解算研究[J];現(xiàn)代測繪;2017年02期

4 張睿;楊元喜;張勤;黃觀文;王樂;瞿偉;趙紅;;BDS衛(wèi)星動力學(xué)參數(shù)最優(yōu)解與定軌跟蹤站最優(yōu)分布[J];大地測量與地球動力學(xué);2016年03期

5 燕興元;黃觀文;張睿;張勤;;一種基于廣播星歷的BDS軌道機動探測方法[J];導(dǎo)航定位學(xué)報;2015年03期

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3 王騰達;基于EXATA和STK的空間通信網(wǎng)絡(luò)仿真平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D];山東大學(xué);2015年

4 陳康慷;IGS分析中心軌道/鐘差產(chǎn)品綜合及網(wǎng)解模式動態(tài)精密單點定位研究[D];長安大學(xué);2014年

本文編號：2530201