单星多普勒定位系统仿真与性能分析

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1、第32卷第1期2013年2月飞行器测控学报JoumalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．32No．1Feb．2013单星多普勒定位系统仿真与性能分析。宋叶志1，胡小工1，黄勇1，王群仰2(1．中国科学院上海天文台·上海·200030；2．中国空问技术研究院·北京·100094)摘要：给出了单星多普勒定位系统单目标定位基本原理以及系统多目标定位的数据处理方法。由于单星系统定位资料较为稀疏且空间几何条件较差，提出采用高程约束辅助定位方法。采用地面测试系统进行半物理仿真，对通过随机方法产生的全球分布的500个目标进行解算，系统拷机用时1

2、0h左右，仿真结果表明：当对卫星轨道高度为840．053km时，有效定位率在98．6％以上；当轨道高度为499．226km时，有效定位率在96．4％以上。证实了解算方法的有效性。关键词：单星多普勒定位；海洋科学；浮标监测；高程约束辅助定位中图分类号：V19：P207文献标志码：A文章编号：1674—5620(2013)01一0084—05DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2013一01一0084一05SimulationandPerformanceAnalysisofSingleSatelliteDopplerPositioning

3、SystemSONGYezhil，HUXiaogon91，HUANGYon91，WANGQunyan92(1_ShanghaiAstr。nomical0bservatory，theChineseAcademyofSciences，Shanghai200030；z．ChlnaAcademyofSpaceTechnology，Be；茆ng100094)Abstract：Dataprocessingmethodispresentedformulti—targetpositioningfollowingintroductionoftheprincipleofsin

4、gle—targetpositioningofsingle—satellite【)0pplerpositioningsystem．A1tituderestrictionassistedpositioningmethodisproposedbecauseof1ackofobservationdataforsingle—satellitesystempositioningandpoorspatialgeome—try．Hardware_in—the-loopsimulatiDnisperformedwiththegroundtestsystemand50091

5、0ballydistributedtargetsgeneratedwitharandommethodarecomputedinarunof10hours．Theresultsshowthattheeffectivepositioningrateishigherthan98．60％whensatelIiteorbitis840．053kmand96．40％whensatelliteorbitis499．226km，vali—datingtheproposedmeth。d．Keywords：singlesatelliteDopplerpositioning；m

6、arinescience；buoymonitoring；altituderestrictionassistedposi-tioning0引言近几十年来，地球的自然环境日益恶化，极端自然灾害频繁发生，利用空间技术对地球进行多角度监测已经是人类认识地球环境的重要途径。这是过去二三十年空间技术的一个重要研究领域，未来相当长一段时间内也必然如此。国外在利用空间技术监测地球环境领域开展的许多工作要早于国内。其中不得不提到著名的Ar—gos系统，该系统是由CNES(法国航天局)、NASA(美国航空航天局)和NOAA(美国国家海洋与大气管理局)于1978年联合发起并建立

7、的研究项目[1]。截至目前，全球已经有近2万个用户设备平台处于工作状态，用于全球监测、海洋地形信息采集、海洋生物跟踪等。目前我国也十分重视空间技术在环境监测与科学研究方面的应用，一些新的空间项目计划向科学及民生应用方面倾斜的力度也在加大。单星多普勒定位系统即是我国近年开展的用于海洋浮标监测的*收稿日期：2012一08—31；修回日期：2012一12—10；网络出版时间：2013一02—1815：46：17网络出版地址_http：∥www．cnkI．net／kcms／detail／11．4230．TV．20130218．1546．006．html基金项目：国

8、家自然科学基金(¨073047，11173049)；上海市导航实验