一种24参数GPS广播星历方案研究.pdf

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1、第23卷第4期航天器工程V01．23No．42014年8月SPACECRAFTENGINEERING27一种24参数GPS广播星历方案研究王海红武向军陈秋丽(北京空间飞行器总体设计部，北京10O094)摘要针对进一步降低广播星历拟合误差，文章提出了一种改进的GPS24参数广播星历，并给出了广播星历的改进算法。实验结果表明：对于4h拟合长度，GPS全星座所有卫星、所有弧段的三维位置拟合性能均有显著提升，三维位置拟合误差的均方根值和最大值分别降低87和47，以三维位置拟合误差的均方根值作为评价指标，改进的GPS24参数广播星历拟合精度达到毫米级。关键词GPS卫星

2、；广播星历参数改进；拟合算法中图分类号：V474．25文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．04．005NewDesignforGPSBroadcastEphemeriswith24ParametersWANGHaihongWUXiangjunCHENQiuli(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Inthispaper，akindofimproved24parametersGPSbroadcastep

3、hemerisisproposed，inordertofurtherreducethebroadcastephemerisfittingerror．Thetestresultsshowthat，fit—tingperformanceofthree—dimensionalpositionforallGPSsatelliteconstellationandal1arcshasbeenimprovedcorrespondingfourhoursfittingsteplength．Therootmeansquareof3Dpositionfittingerrorwa

4、sdecreasedby87．Andthemaximumvalueof3Dpositionfittingwasdecreasedby47．Bytakingtherootmeansquareerroroffitthree—dimensionalpositionastheevaluationindex，theimprovedGPS24broadcastephemerisfittingaccuracyismillimeterleve1．Keywords：GPS；improvementofbroadcastephemerisparameters；fittingalg

5、orithm文针对GPS类型的广播星历参数开展研究。1引言GPS的广播星历本质上是地心地固坐标系(ECEF)中导航卫星天线相位中心位置预测值的一广播星历参数是卫星导航电文的主要内容之组拟合参数，目前在轨运行的GPS卫星采用的广播一，是用户利用卫星导航系统实现导航定位功能的星历参数是16个，包括1个星历参考时刻、6个开基本数据信息。GLONASS和GPS采用了不同的普勒轨道根数、9个修正系数]，称之为经典GPS广播星历参数，GLONASS的用户算法用到4阶16参数广播星历。文献[5]曾指出，GPS广播星历Runge-Kutta积分方法，用户接收机计算量较大，参

6、数通常用4h的星历数据通过曲线拟合得到，其精GPS的用户算法是一组简单的分析公式[1]，计算效度为用户距离误差(URE)不超过0．35m(1o)，但有率很高，此外，北斗导航系统和伽利略导航系统也采时也会用6h星历数据拟合，此时相应的精度为用了与GPS类似的广播星历参数设计思路L2]，本URE小于1．5m(1a)。国内外的研究[1“]表明，对收稿日期：2014—03～11；修回日期：2014—06—25作者简介：王海红，男，博士，高级工程师，研究方向为卫星导航系统技术、导航星座自主定轨与时间同步技术，航天器轨道动力学。Email：jiayouhai@hotma

7、il．con。28航天器工程于4h的拟合弧段，经典GPS星座卫星的广播星历化，但比平近点角M(或偏近点角E、真近点角厂)拟合误差均方根值(RMS)URE优于0．1m。的变化缓慢得多，因为M是直接反映卫星绕地球运根据GPS的升级计划和新公布的接口控制文动的轨道根数，而和的变化是由摄动引起的。档，GPS将在BlockII—F卫星及后续卫星上发播另故通常称a，e，i为不变量，和叫为慢变量，而一种可选的导航数据电文，称之为现代化GPS18M(或E、)为快变量。参数广播星历，其中的广播星历参数是18个，包括一阶摄动解包含三种性质不同的项：长期项、长1个星历参考时刻、6

8、个开普勒轨道根数、11个修正周期项和短周期项。长期项