COMPASS系统精密定轨的在轨验证与分析

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1、JIJlIWllIlllhimIIIY2381871分类号UDC密级编号中国科学院上海天文台博士后研究工作报告COMPASS系统精密定轨的在轨验证与分析陈刘成工作完成日期：2010年4月报告提交日期：2010年4月中国科学院上海天文台二零一零年四月肼l册7--I≥耵Ⅳ■、肌7¨¨Ⅱ2舢幻"F肌W博士后研究工作报告COMPASS系统精密定轨的在轨验证与分析TheValidationandAnalyzeonthePreciseOrbitDeterminationofCOMPASSOnboardSatellites博士后研究人员：专业名称：流动站名称：

2、指导老师：研究工作时间：陈刘成天文学中科院上海天文台胡小工研究员2007．4．201O．4单位名称：中国科学院上海天文台报告提交日期：2010年4月PostdoctoralResearchReportTheValidationandAnalyzeonthePreciseOrbitDeterminationofCOMPASSOnboardSatellitesChenLiu—chengDirectedbyProf．HuXiao—gongShanghai，AstronomicalObservatoryChineseAcademyofSciencesSh

3、anghai，ER．ChinaApril，2010中国科学院上海天文台博士后工作报告摘要精密轨道确定与预报技术是COMPASS卫星导航系统最为关键和复杂的技术之一，随着工程建设的展开，迫切需要在轨实验和验证系统精密定轨技术性能。本文根据系统工程建设的实际需求和实际情况，对系统观测数据质量检测技术、在轨卫星精密定轨及系统空间信号精度评估技术、高轨卫星星历参数拟合技术、实时广域差分星历改正模型和方法进行了研究，并基于实测或仿真数据进行了验证和性能分析。归纳要点如下：1)针对COMPASS系统联调的实际情况，提出了观测数据精度评估、观测数据时间序列性能

4、分析、多频伪距监测电离层性能分析、多路径效应提取与削弱等质量评估技术。并结合COMPASS系统业务处理结果，对影响系统服务性能的时刻偏差、测站坐标误差、多种观测资料一致性、时间同步设备时延系统差问题进行了深入研究，为系统设备性能综合评估、性能提升与问题定位提供了软件分析工具，满足了系统对设备性能近实时评估及问题定位的需求。2)通过实测星地无线电双向观测数据综合处理，比较了MEO卫星钟差不同预报模式的性能。结果表明：对于2小时或4小时内的卫星钟差短期预报，应采用线性模型；对于10小时、24小时以上的中长期预报，应该采用二阶多项式模型。针对区域测控网

5、条件下的单颗导航卫星精密定轨问题，提出了用载波相位观测数据进行精密定轨的具体方案，并提出了一种新的称为"O．C”法的载波相位周跳探测与修复方法。该方法的特点是充分利用了先验轨道和先验钟差的信息，适用于静态用户。将该方法用于COMPASS系统MEO星的定轨数据预处理，定轨弧长三天，定轨结果平均残差18cm，重叠一天的轨道径向和位置互差分别为0．61m和8．09m；在没有考虑与激光系统时刻偏差的情况下，定轨结果激光数据比对残差平均为0．28m；预报24小时轨道，与激光比对残差平均为1．34m。3)基于MEO卫星多种观测资料联合定轨技术，提出了MEO卫

6、星星地时间同步设备时延的软件标定方法。通过实测数据处理修正了不同设备的时延标定误差。在系统误差修正后，分别比较了三种轨道和钟差处理模式下的URE性能。结果表明，三种处理模式计算的定轨弧度内平均URE精度为O．12+0．44m。在三种模式下，预报URE性能接近，平均精度为0．37±1．14m；跨弧段预报最差的-d,时URE精度约2．0±0．2m。4)探讨了在多种观测资料支持条件下的GEO导航卫星精密定轨若干问题；提出了用少量激光观测数据解算转发式C波段观测数据组合设备时延的方法、用CODE模型参数加并置监测站多频载波相位数据精密修正电离层延迟的方法

7、、精密定轨和轨道快速恢复的处理体制。通过实测数据实验证明，利用激光标定的转发式C波段观测数据设备时延可达优于lns的精度水平；仅基于3站转发式观测数据GEO卫星精密定轨结果，残差0．248m；24小时数据定轨结果重叠12小时轨道径向互差O．55m，位置互差约1．62m；预报12小时轨道重叠弧段互差为径向3．63m，位置互差8．51m：定轨结果与激光比对残差约0．10m，预报2小时约0．18m，预报24小时比对残差约2．04m。GEO卫星轨道机动后2。3小时，动力学定轨结果能够恢复到与激光比对残差小于lm，与精密定轨结果比对位置互差约30m的第1页

8、中国科学院上海天文台博士后工作报告水平。最后，通过协方差分析设备时延标定误差对精密定轨的影响，证明本文设计精密定轨方案对设备时延标定误差