高精度轨道摄动模型在GPS导航信号模拟器中的应用.pdf

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1、Vol_25No。2航天器工程第25卷第2期!!墨里垒竖兰g墨垒里!兰型鱼!堕垦里墨!型鱼!旦!!生!旦高精度轨道摄动模型在GPS导航信号模拟器中的应用张亮1蔡乐2马舒洁1谭志云1(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2航天恒星科技有限公司，北京100086)摘要通过建立高精度的航天器轨道摄动模型，可以显著地提高GPS导航信号模拟器的仿真精度。文章通过借鉴现有的高精度轨道摄动模型的研究成果，将其产生的轨道数据引入到GPS导航信号模拟器的数学仿真流程之中，并对最终的仿真性能进行比对分析。结果表明：在采用所

2、介绍的应用方法后，能够有效地提高GPS导航信号模拟器的工作性能。此研究结果也可为后续GPS导航信号模拟器产品的研制和开发提供参考。关键词摄动；轨道数据；全球定位系统；导航信号仿真器中图分类号：V416．8文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673～8748．2016．02．011AppIicationofHigh-GPSprecisionOrbitPerturbationModelinNaVigationSimulatorZHANGLian91CAILe2MAShujielTANZhiyunl(1

3、BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2SpaceStarTechn0109yCo．，Ltd．，Beijing100086，China)Abstract：Bybuildingaperturbationmodelofspacecraftorbitwithhighprecision，wecanimprovethesimulationprecisionofGPSnavigationsimulatorremarkably．Byu

4、singexistingresearchachievements，thispaperappliesthesimulateddatabasedonthehighlyprecisemodelofspacecra{torbittotheprocedureofsystemsimulationforGPSnavigationsimulator，andanalysesthesimula—tionresuIt．TheresultshowsthattheworkingperformanceofGPSnavigationsimula

5、torisimproveddistinctlybythemethodintroducedinthispaper．Thispapermayprovideareferenceforthedesignandmanufactureofsimulatorinthefuture．K￡ywords：perturbation；orbitaldata；GPS；naVigatjonsimulator1引言星载GPS接收机的定位精度直接关系着卫星在轨任务的执行情况，是卫星在轨任务数据事后分析的重要依据。为了在地面测试阶段充分验证GPS接

6、收机的各项性能指标，须要应用GPS导航信号模拟器对GPS接收机的工作情况进行综合评估。导航信号模拟器产生的仿真信号越接近航天器在轨工作中接收到的实际信号，测试结果就更能体现星载接收机的真实定位精度，并且还为星载接收机在轨工作产生的定位数据提供了事后分析的依据。高精度轨道摄动模型的建模和仿真是衡量GPS导航信号模拟器整体性能的一项重要指标。航天器轨道收稿日期：2015一09一07；修回日期：2015—12—2l基金项目：国家重大航天工程作者简介：张亮，男，硕士，工程师，从事遥感卫星综合测试工作。Email：healt

7、h—z1@hotmail．com。第2期张亮等：高精度轨道摄动模型在GPS导航信号模拟器中的应用65摄动模型的建模须要考虑地球非球形引力、第三体引力、太阳光压力和大气阻力等诸多因素的影响。[1]现有GPS导航信号模拟器应用的是英国SPIRENT公司生产的GSS系列产品，其功能强大，应用面广，但不支持对大气阻力摄动模型的仿真，因此在实际应用过程中具有一定的局限性。目前GPS导航信号模拟器的首选方案是“信号由硬件产生，软件模拟各个信息模型”的设计结构[2]。在这种设计方案下，模拟器的核心部位——数学仿真软件的工作量极其

8、庞大，既要满足各种仿真模型的计算复杂度和精度要求，还要满足数据输出的实时性要求。在此条件下想要进一步提高数仿软件的轨道计算精度，难度较大。如果能够设计出一个独立于数仿软件之外的仿真模块进行高精度轨道摄动模型的计算，不但可以减少数仿软件的工作量，提高数仿软件的工作效率，还能够显著地提高航天器轨道数据的仿真精度，这对于GPS导航信号模拟器的方案设计具有极其重要的