【摘要】： 繼美國的全球定位系統(tǒng)(Global Position System—GPS)，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，以及歐盟的Galileo計(jì)劃之后，中國也正在籌建自己的下一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道信息是定位的基本要素，其誤差會(huì)直接影響到用戶定位的精度。 本文采用數(shù)值仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方法，考察了在導(dǎo)航星座只有一顆衛(wèi)星時(shí)，不依賴于時(shí)間同步系統(tǒng)的衛(wèi)星定軌策略和精度分析。本文并沒有利用地面跟蹤站觀測數(shù)據(jù)中的鐘差信息，也沒有去估算相關(guān)鐘差，而是直接采用歷元間差分算法，即將偽距和相位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為等價(jià)的積分Doppler數(shù)據(jù)，進(jìn)而消除鐘差的主項(xiàng)(低頻)誤差，并對積分Doppler數(shù)據(jù)建立測量模型。仿真分析表明，此時(shí)不需要知道鐘差參數(shù)而定軌算法收斂，并且相比于直接利用偽距資料定軌(不解算鐘差參數(shù))，該算法可以提高定軌和軌道預(yù)報(bào)精度。為進(jìn)一步驗(yàn)證此定軌方案的可行性及其定軌精度，本文利用實(shí)測的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道確定計(jì)算。首先，隨機(jī)選取了GPS星座中的PRN-02星，詳細(xì)分析了不同的觀測弧段、臺(tái)站分布、觀測類型、觀測精度、以及不同的先驗(yàn)軌道誤差時(shí)的衛(wèi)星定軌情況。最后，我們選取GPS星座中的多顆衛(wèi)星進(jìn)行定軌計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。 計(jì)算結(jié)果表明：在不解算衛(wèi)星鐘差的前提下，采用歷元間差分算法，利用國內(nèi)觀測臺(tái)站三天的觀測資料對單顆GPS衛(wèi)星進(jìn)行定軌，其平均徑向精度優(yōu)于10米，利用其對國內(nèi)定位用戶的用戶距離誤差URE可達(dá)13.8米。 此外，針對我國正在實(shí)施的探月計(jì)劃“嫦娥一號(hào)”工程，本文采用仿真模擬計(jì)算的方法，在我國USB測控網(wǎng)和VLBI跟蹤網(wǎng)的現(xiàn)有空間分布和盡可能接近真實(shí)情況的測量誤差源的前提下，采用統(tǒng)計(jì)打靶的方法對影響環(huán)月、落月飛行器定軌精度的主要誤差源進(jìn)行討論和分析，結(jié)果表明：月球重力場誤差是影響探月飛行器定軌精度的主要誤差源，采用減縮動(dòng)力學(xué)法定軌能夠吸收部分月球重力場誤差，可以明顯提高探月飛行器的定軌精度和軌道預(yù)報(bào)精度。最后，探討了觀測資料類型、飛行器軌道類型、月球重力場誤差以及觀測高度角等對探月飛行器定軌精度的影響，并得出了一些有用的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海天文臺(tái)）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P173.1
【圖文】：

圖2.2地心天球坐標(biāo)系下USB測距的兒何關(guān)系圖2.3地心天球坐標(biāo)系下人造天體VLBI觀測的兒何關(guān)系2.2.2動(dòng)力學(xué)模型衛(wèi)星在空間的運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)受到很多力的影響，在這些力當(dāng)中，地球?qū)πl(wèi)星的作用力是最重要的。如果地球質(zhì)量均勻分布，則它對外部某處一質(zhì)點(diǎn)的引力等于其質(zhì)量相等的質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的引力。由于GPS等導(dǎo)航衛(wèi)星軌道離地面較高，大氣阻力與類阻力的影響幾乎沒有。地球的自轉(zhuǎn)形變攝動(dòng)、地球反射輻射壓力、地球扁率攝動(dòng)、月球扁率間接攝動(dòng)和相對論效應(yīng)攝動(dòng)都可忽略不計(jì)，因此定軌時(shí)考慮的作用力主要包括:地球質(zhì)心引力、除質(zhì)心外的引力、太陽和地球引力、太陽輻射壓力、地球潮汐附加力等(周忠漠等，1994;王解先，1997;李智等，1999;曾清涼，1986;許其鳳，1989)。對于探月飛行器，在飛行過程中除了受到地球中心引力和月球中心引力外，

圖2.2地心天球坐標(biāo)系下USB測距的兒何關(guān)系圖2.3地心天球坐標(biāo)系下人造天體VLBI觀測的兒何關(guān)系2.2.2動(dòng)力學(xué)模型衛(wèi)星在空間的運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)受到很多力的影響，在這些力當(dāng)中，地球?qū)πl(wèi)星的作用力是最重要的。如果地球質(zhì)量均勻分布，則它對外部某處一質(zhì)點(diǎn)的引力等于其質(zhì)量相等的質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的引力。由于GPS等導(dǎo)航衛(wèi)星軌道離地面較高，大氣阻力與類阻力的影響幾乎沒有。地球的自轉(zhuǎn)形變攝動(dòng)、地球反射輻射壓力、地球扁率攝動(dòng)、月球扁率間接攝動(dòng)和相對論效應(yīng)攝動(dòng)都可忽略不計(jì)，因此定軌時(shí)考慮的作用力主要包括:地球質(zhì)心引力、除質(zhì)心外的引力、太陽和地球引力、太陽輻射壓力、地球潮汐附加力等(周忠漠等，1994;王解先，1997;李智等，1999;曾清涼，1986;許其鳳，1989)。對于探月飛行器，在飛行過程中除了受到地球中心引力和月球中心引力外，

有利于及時(shí)引用新提出的數(shù)學(xué)模型等。本文前半部分的仿真計(jì)算工作就是基于此軟件完成的。軟件的理論基礎(chǔ)是人造地球衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)理論、高精度的數(shù)值積分方法、以及最小二乘原理等，本軟件采用FOTRAN語言雙精度格式編寫，軟件中涉及的主要模塊包括:文件操作:開關(guān)表文件、觀測數(shù)據(jù)文件、星歷表文件、引力場文件、E即文件等等;常數(shù)系統(tǒng);時(shí)間系統(tǒng);坐標(biāo)系統(tǒng);觀測模型:測距:潮汐引起的臺(tái)站坐標(biāo)修正、大氣折射改正、對流層折射修正、廣義相對論修正、天線偏置修正、測站偏心修正;軌道攝動(dòng)模型:地球非球形攝動(dòng)、日月引力攝動(dòng)、太陽輻射壓攝動(dòng)、大氣阻力攝動(dòng)、地球反照輻射壓攝動(dòng)、廣義相對論攝動(dòng);運(yùn)動(dòng)方程軌道積分器:RK78積分器;批處理模塊:線性無偏最小方差估計(jì);待估計(jì)參數(shù)設(shè)定等模塊組成。輸入GEODYNn模擬的測距觀測數(shù)據(jù)，在同樣的初軌和動(dòng)力學(xué)模型下積分，得到測距殘差:

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 祝芙英;胡小工;黃勇;;單顆導(dǎo)航衛(wèi)星的軌道確定[J];飛行器測控學(xué)報(bào);2007年04期

本文編號(hào)：2796988