星载gps卫星定轨分析 (1)

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1、摘要在卫星导航系统的研究中，轨道的精密确定和预报是卫星导航系统正常运行的基础，轨道精度也是衡量卫星导航系统性能的一个重要指标，而利用导航星座进行低轨卫星精密定轨是目前应用领域最前沿的方向。如何提高低轨卫星的轨道精度是目前卫星导航技术研究的一大重要课题。本文首先研究了卫星精密定轨的基础理论，包括时间系统和坐标系统，然后阐述了星载GPS低轨卫星定轨的主要方法，接着分别从几何法定轨、动力法定轨以及卡尔曼滤波定轨三个方面进行算例分析，进而对比得出各种方法的优缺点。关键词：星载GPS，低轨卫星，几何法定轨，动力法定轨，卡尔曼滤波ABSTRACTSatellitenavigati

2、onsystemisbasedonpreciseorbitdeterminationandprediction.Theprecisionofitsorbitisanimportantcapacityindexforsatellitenavigationsystem.Todeterminethepreciseorbitsoflow-orbitsatellitesisoneofthehotspotsinsatellitegeodesystudiesnowadays.Itisakeyproblemthathowtoimprovetheorbitprecisionofthel

3、ow-orbitsatellitesinsatellitenavigationtechnologystudy.Thethesisfirstresearchesthebasictheoriesaboutpreciseorbitdeterminationsystematically,includingtimesystemsandcoordinatesystems.Then,itinvestigatesthemainmethodsofthelow-orbitsatellitesequippedGPSreceiversonboard.Atlast,theauthoranaly

4、zetheorbitdeterminationoflow-orbitsatellitesfromabsolutedetermining,dynamicmethoddeterminationandKalmanfiltering,andthencomparingtheadvantagesanddisadvantagesofeachmethod.Keywords:on-boardGPS,low-orbitsatellites,absolutedetermining,dynamicmethoddetermination,Kalmanfiltering目录1绪论11.1研究的目

5、的与意义11.2国内外的研究现状21.3本文研究的主要内容52时间系统和坐标系统72.1时间系统72.2时间系统之间的转换112.3坐标系统122.4坐标系统之间的转换173星载GPS低轨卫星定轨主要方法193.1星载GPS低轨卫星几何法定轨193.2星载GPS低轨卫星动力学定轨233.3星载GPS低轨卫星卡尔曼滤波定轨264星载GPS低轨卫星定轨方法的比较分析294.1几何法定轨应用算例分析294.2动力法定轨应用算例分析314.3卡尔曼滤波法应用算例分析345总结与展望395.1本文主要工作395.2对未来的展望40参考文献421绪论1.1研究的目的与意义星载GP

6、S实时定位(定轨)可以为各类中低轨卫星和载人航天器的有效载荷，特别是大型对地观测有效载荷，提供实时的轨道数据，不仅精度高，而且可以大大减轻地面测控网的负担。因此开展该项目研究，既符合国内当前的实际情况，具有较强的现实需求，又符合国际发展的趋势，具有一定的前瞻性。对于改善定位(定轨)精度，提高卫星自主导航能力具有重要的现实意义和应用价值，也为将来的实际应用打下坚实的基础。目前低轨卫星定轨最佳方案是采用综合定轨的形式。作为综合定轨法的基础，动力学定轨和几何法定轨理论都已有较为成熟的理论，但都需要不断地改进和完善。到目前为止，星载GPS定轨的研究虽然己经取得了一定成果，但还

7、存在一些有待解决的问题，主要表现在以下几个方面。1.1.1动力模型的问题动力学定轨方法涉及最多的是动力学方程中摄动力模型的问题，关于如何使用摄动力模型以及如何进一步细化摄动力模型，目前还需要对其进行进一步的研究和完善。1.1.2数据预处理问题精密轨道的确定需要高精度的观测数据。尽管目前的GPS观测精度6已大大提高，但在实际观测中，由于星载GPS接收机钟的不稳定、电离层闪烁或GPS卫星失锁等各种因素的影响，在观测数据中，往往存在着一定数量的粗差和周跳。研究表明，未被探测的粗差、周跳将主要被整周模糊度参数所吸收，从而导致了对低轨卫星位置的有偏估计。因此，