有关卫星星历及误差的认识

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1、有关卫星星历及误差的认识卫星星历：又称为两行轨道数据（TLE，Two-LineOrbitalElement），由美国celestrak发明创立。卫星星历是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式———两行式轨道数据系统。卫星、航天器或飞行体一旦进入太空，即被列入NORAD卫星星历编号目录。列入NORAD卫星星历编号目录的太空飞行体将被终生跟踪。卫星、火箭残骸等飞行体成为太空垃圾时，仍被列入NORAD卫星编号目录，直到目标消失。卫星星历以开普勒定律的6个轨道参数之间的数学关系确定飞行体的时间、坐标、方位、速度等各项参数，具有极高的精度。卫星星历能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、

2、位置、速度等运行状态；能表达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数；能将飞行体置于三维的空间；用时间立体描绘天体的过去、现在和将来。卫星星历的时间按世界标准时间（UTC）计算。卫星星历定时更新。卫星星历可应用于军事、天文、航天、航天器的预测、定位、轨道、跟踪、测量和太空垃圾的计算、预测、描绘、跟踪。卫星星历误差：由星历所计算得到的卫星的空间位置与实际位置之差称为卫星星历误差。卫星星历是由地面监控站跟踪监测卫星求定的。由于卫星运行中要受到多种摄动力的复杂影响，而通过地面监控站又难以充分可靠地测定这些作用力或掌握其作用规律，因此在星历预报时会产生较大的误差。在一个观测时间段内

3、，星历误差属于系统误差，是一种起算数据误差。它不仅严重影响单点定位的精度，也是精密相对定位的重要误差来源。星历误差可以近似地认为基线的相对精度近似地等于星历的相对精度（星历误差与高度20200km之比）．但严格而言，星历误差对基线的影响与卫星和基线的相对几何分布有关，很难具体估计其大小，当观测卫星数多于4颗时，星历误差的影响将大大地减小。广播星历和精密星历卫星星历是GPS卫星定位中的重要数据。由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。GPS卫星的广播星历是由全球定位系统的地面控制部分所确定和提供的,经GPS卫星向全球所有用户公开播发的一种预报星历,其精度较差。SA

4、政策取消后,广播星历所给出的卫星的点位中误差为5~7m。二．GPS卫星的广播星历及其误差广播星历是定位卫星发播的无线电信号上载有预报一定时间内卫星根数的电文信息。广播星历的精度是极不稳定的，它受星历年龄、轨道是否调整、是否处于地球和月亮的阴影区等很多对用户而言是偶然因素的影响，即使设有SA政策，广播星历也可能会差于1(Xhn，多观测一些卫星能提高精度。在求解CPS卫星轨道时，广播星历只起确定初值的作用，lOOm的精度完全足够了。但卫星运动力模型的误差将引起定出轨道的周期误差，在长距离定位时一般应采用精密星历或同时定轨。广播星历误差是当前GPS定位的重要误差来源之一。美国SA政策取消后,

5、GPS卫星的广播星历误差对GPS单点以及对事后载波相位差分GPS数据精度的影响程度究竟如何,在缺乏数据的情况下只能依据相关资料所提供的估计值,通过理论分析和事后数据处理的方法对广播星历误差影响GPS单点及事后载波相位双差定位精度的程度展开研究。三．精密星历精密星历供卫星精密定位所使用的卫星轨道信息。精密星历是由若干卫星跟踪站的观测数据，经事后处理算得的供卫星精密定位等使用的卫星轨道信息。精密星历是为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历。目前的GPS精密星历主要有两种:由美国国防制图局(DMA)生产的精密星历以及由国际GPS服务IGS(Int

6、ernationalGPSServ-ice)生产的精密星历。前者的星历精度约为2cm,后者的星历精度约为5cm。采用精密星历时应该注意，各个GPS资料处理中心提供的精密星历尽管在数值上很接近，但由于各自采用的卫星运动力模型不一致，可能会对基线解算产生系统性的差异.四．有关星历误差分析及其改正GPS广播星历的轨道误差分析卫星星历是卫星定位的前提和基础，其轨道精度的好坏将直接影响定位的精度和结果。GPS广播星历虽然精度较精密星历低，但因为其具有实时、易获取的特点，已被众多实时导航和定位用户所广泛使用。DavidL.M.Warren、JohnF.Raquet对1993年到2002年期间的GP

7、S广播星历的轨道精度情况进行了分析，得到了一些有益的结论。2002年，为了提高GPS的定位精度，NGA(NationalGeospatial-IntelligenceAgency)将AII的一些改进成果应用到主控站上，由NGA与JPO支持的这项计划最终成功实行，即L-AII（LegacyAccuracyImprovementInitiative）计划，它主要包括[4]：①将NGA观测站对GPS卫星进行跟踪观测的数据添加到卫星定轨、预报过程中，并