GPS卫星光压摄动建模发展与启示

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1、V01．22No。2航天器工程第22卷第2期98SPACECRAFTENGINEERING2013年4月GPS卫星光压摄动建模发展与启示陈秋丽陈忠贵王海红(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要对中高轨道的导航卫星而言，光压摄动模型误差是目前导航卫星动力学模型最大的误差源，因此，需要对光压摄动进行分析并精确建模。文章按照光压涉动建模原理的不同，研究分析了GPS卫星光压模型随工程需求的发展过程、建模方法的改进以及最新的建模方法，比较了不同建模方法下光压摄动模型的工程应用特点，提出了建立适用于北斗导航卫星姿态控制规律的高精度光压摄动模型有待研究的问题，以上

2、内容可为北斗卫星精密定轨与轨道预报工作提供借鉴。关键词GPS卫星；光压建模；精密定轨中图分类号：V474．25文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．02．019ModelingandAnalysisofSolarRadiationPressureforGPSSatellitesCHEN(BeijingInstituteofQiuliCHENZhongguiWANGHaihongSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Inordertoimprov

3、etheprecisionoforbitdeterminationandprediction，satellitedynam—iCmodeliSneededasaccurateaspossible．Forthemedium—earthorbitnavigationsatellite，thesolarradiationpressure(SRP)modelisthemajoruncertaintyerrorinthedynamicmodel，SOitisnecessarytoconstructSRPmodelprecisely．Thispaperaccordingto

4、thedifferencesofmodelingtheory，analysesthedevelopmentofSRPmodelsofGPSsatelliteswithengineeringrequirements，theimprovementofmodelingmethodandthelastestapproaches，andcomparesthefeaturesofeD—gineeringapplicationofthedifferentSRPmodels．Basedontheassessmentofliteraturesurvey，asuggestionon

5、modelingpreciseSRPmodelfittingwithattitudecontrollawofCOMPASSispro—posed，whichprovidesareferenceofestablishingSRPmodelforCOMPASSpreciseorbitdetermi—nationandprediction．Keywords：GPSsatellite；SRPmodeling；preciseorbitdetermination1引言随着我国导航卫星区域组网成功，导航卫星精密定轨与轨道预报精度要求迸一步提高。因此，尽可能精确的卫星动力学模型

6、，尤其是作为动力学模型最主要误差源的光压摄动模型成为目前研究的重点。以GPS卫星为例，直接太阳光压即可使卫星位置3天漂移达300m[1]。不同于其他摄动力，光压摄动模型与卫星姿态控制规律、受照面质比、表面光学特性等卫星自身参数密切相关，不同卫星间差异明显。由于太阳活动，卫星姿态控制误差以及卫星表面材料的老化等，使光压摄动成为难以精确建模的摄动模型。收稿日期：2012-11—20：修回日期：2013—02—28作者简介：陈秋丽(1986一)，女，博士研究生，研究方向为航天器总体设计。Email：cqlhit@yahoo．ca。第2期陈秋丽等：GPS卫星光压摄动建模

7、发展与启示导航卫星光压摄动建模和分析的目的主要包括：研究分析光压摄动的物理机理及此机理下作用于卫星的摄动源，为光压摄动建模分析提供理论依据；建立适用于北斗导航卫星自主精密定轨的光压摄动仿真分析平台，利用光压摄动仿真分析平台计算并推导卫星的光压摄动数学模型，为卫星精密定轨和轨道预报提供依据；分析光压摄动对卫星轨道的影响，包括光子二次撞击、卫星姿态控制误差、表面物理特性参数变化等，为定轨误差分析提供指导。本文在研究分析已有GPS卫星光压模型、建模方法的基础上，提出了针对北斗导航卫星研究光压摄动建模的建议，并提出了有待进一步研究的问题。2GPS卫星光压摄动建模爱因斯坦

8、在普朗克的量子概念基础上