三点光测确定人卫轨道

本文提出了一种利用三点光学测量数据确定人卫轨道的计算方案。首先使用三点测量数据计算两个三角形面积比值系数Ｃ１和Ｃ３，然后通过求解一个含有Ｃ１和Ｃ３的方程组得出对应三个观测时刻的卫星斜距与地心向径，即可算出卫星轨道根数；再用所得轨道对系数Ｃ１和Ｃ３进行牛顿－拉夫森控代修正，从而给出较为精确的轨道根数。     

同伦算法在单位矢量法定轨中的应用

本文提出一种由三个观测方向确定卫星初轨的方法,在该法中卫星轨道直接由六个经典轨道根数表示。轨道根数的求解涉及对冗余非线性方程组的求解,结合同伦方法基本思想和冗余非线性方程组的最小二乘广义逆,本文给出了该卫星定轨的同伦求解法。初步仿真计算表明,同伦求解法较其它传统的非线性方程组求解法在全局收敛方面具有优越性,同时也就表明该定轨法是切实可行的。值得指出,本文方法很容易扩展到N(N>3)个观测方向确定卫星初轨,此时定轨精度将进一步提高。     

利用姿态测量数据确定卫星初始轨道

提出了一种利用姿态测量数据确定卫星初始轨道的新方法。姿态确定后,根据卫星姿态与位置函数的关系,可确定位置矢量的方向数。采用三个不同时刻的测量值,根据飞行时间定理和几何约束条件,得到卫星轨道的解析方程。利用微分校正法解方程即可得卫星轨道参数,最后对卫星多种姿态及飞行轨道进行了仿真计算,结果显示迭代算法收敛,证明此方法是可行的。     

人造卫星轨道理论中的误差传播规律

本文在文[1]的基础上,对人造卫星轨道理论中的误差传播规律再次进行了研究,并给出了所需各量的具体估计公式: (1)卫星坐标Υ和速度Υ在径向(S)、切向(T)和法向(W)三方向的投影, (2)卫星改进根数i,Ω,ξ,η,λ,n,n,n,n; (3)卫星预报根数a,e,ω,M,T_Ω,P_Ω,P_Ω,P_Ω,P_Ω; (4)卫星观测量α,δ,A_N,h,ρ,ρ; (5)卫星星下点坐标L,φ,H     

同伦算法在单位乔量法定轨中的应用

本文提出一种由三个观测方向确定卫星初轨的方法，在该法中卫星轨道直接由六个经典轨道根数表示。轨道根数的求解涉及对冗余非线性方程组的求解，结合同伦方法基本思想和冗余非线性方程组的最小二乘广义逆，本文给出了该卫星定轨的同伦求解法。初步仿真计算表明，同伦求解法较其它传统的非线性方程组求解法在全局收敛方面具有优越性，同时也就表明该定轨法是切实可行的。值得指出，本文方法很容易扩展到Ｎ（Ｎ〉３）个观测方向确定卫     

广义轨道根数空间的轨道机动可达性

在由动量矩矢量和偏心率矢量定义的广义轨道根数度量空间内,研究了在初始轨道的任意点施加幅值固定的单脉冲后卫星的可达区域,包括脉冲施加的位置任意、方向固定和位置固定、方向任意2种情况,给出了广义轨道根数空间中轨道机动的可达性判据.通过比较脉冲作用前后的广义轨道根数,评估了单脉冲对广义轨道根数的影响,并且利用数值仿真分析了脉冲作用位置、方向与广义轨道根数空间中度量的关系.最后,在广义轨道根数空间中给出了轨道到轨道的机动策略,验证了广义轨道根数的可行性.     

阿里安运载火箭飞行试验用的C波段雷达的卫星校准

在欧洲阿里安运载火箭试射以前,法国国家航天研究中心对设置在法属圭亚那库鲁发射场和巴西纳塔尔站的雷达组织了一次校准会战。本文首先介绍校准用的设备并说明选择这些设备的理由。我们用了以下设备: (1)美国GEOS-3卫星上的三个有关设备;C波段雷达应答机、激光反射器、供多普勒测量用的162-324兆赫发射机; (2)设在库鲁、纳塔尔和图卢兹的多普勒接收机; (3)美国的激光测量结果; (4)法国国家航天研究中心的计算设施(图卢兹和库鲁的计算中心)。其次介绍一下在初校、设备同步和操作协调等阶段所遇到的各种问题。接着介绍所做的处理工作: ——用多普勒测量值求得质量好的当地轨道根数集; ——将此轨道同激光测量值进行比较; ——鉴定各种雷达误差模型(垂直度、正交度、对准度、偏倚……); ——在同一处理过程中分离出雷达模型和轨道根数; ——进行自校准文章的最后部分介绍了处理的结果和这次校准会战的经验教训。所达到的鉴定精度为:对误差模型的参数来说为10-20微弧度,距离为几米,角度约几微弧度(此为最后处理所得的精度)。主要的经验教训有: ——做好校准会战的准备工作——做好设备的同步——选择一种好的雷达参数和轨道根数的处理方法(求解法) ——建议用精度较低但便于实现的简便的自校准方法。     

一种卫星精密星历的插值方法

在卫星各种应用中通常需要对卫星的星历进行插值,而且要求插值后星历精度仍保持与原轨道精度相当。本文采用在拉格朗日多项式插值方法基础上改进的Neville算法,对一颗低轨道地球卫星进行了仿真计算,分别对采用轨道根数和直角坐标速度形式的轨道进行插值。仿真结果表明选取合理的插值方法后,可以得到高精度的卫星星历,具有工程应用价值。     

基于中继测量的环月探测器定轨能力分析

嫦娥四号月球探测拟首次实现月球背面的软着陆,测控与数传依赖地月L2平动点的中继卫星,并有望获取四程测量与星间测量数据。对基于中继测量的环月探测器测定轨能力进行了仿真分析,结果表明,中继卫星可较好地实现环月探测器连续跟踪;在定轨能力方面,中继卫星自身轨道精度是制约环月探测器定轨精度的重要因素,当跟踪弧段达到5h以上时,定轨精度趋于稳定,但轨道精度较中继卫星的轨道精度相差1个量级;对于星间链路测量,除中继卫星自身的轨道精度外,星钟的稳定性是制约定轨精度的另一个重要因素,如果辅助以每天1h的地基跟踪亦可实现优于百m的定轨精度。     

一种低轨卫星轨道预报算法

在基于EMBET（Error Model Best Estimation of Trajectory,误差模型最佳弹道估计）的雷达自校准处理过程中,需要基于给定的低轨卫星初始状态完成轨道预报,得到与雷达测量序列对应的卫星位置序列,进而通过迭代收敛过程得到误差模型参数估计。针对低轨卫星轨道迭代预报的需要,提出了一种边积分边插值的轨道预报方法。即将低轨卫星轨道积分计算过程的加速度计算结果直接应用到三弯矩插值,省略了三弯矩插值中节点矩的计算过程,同时将积分步长以及插值区间步长设置为1 s,减少了积分及插值中乘法和除法的计算次数,进一步提高了计算效率。经仿真计算表明,该方法在保证轨道预报精度的情况下,计算效率比传统低轨卫星轨道预报方法提高了约20倍,有效提高了雷达自校准处理的时效性。     

基于数字包络检波的RNSS通道时延标定方法

提出一种采用数字处理的时延测试方法,用于对导航卫星导航信号发射通道分数码片时延的精确测量。该方法是通过高速A/D（模/数）转换器,对导航卫星下行的BPSK（二进制相移键控）信号和卫星导航秒脉冲进行双通道采样,读取采样数据并进行数据处理。根据秒脉冲信号触发门限上升沿确定时延测量起点,对BPSK采样数据进行平方律检波,获取码片换相点,计算换相点和秒脉冲之间的分数码片时延,并进行滤波器时延校准,从而得到导航卫星发射链路的分数码片时延,该方法不需要进行伪随机信号的捕获和跟踪,测量精度主要取决于采样器采样率。通过在测试中使用一根校准电缆对该方法进行验证,验证结果表明,采用本文提出测试方法的测量误差优于0.3ns。     

卫星轨道误差的相关性

卫星的轨道误差是卫星测控中需加以约定的重要指标之一,其常用的表示方法主要有Kepler轨道根数形式和RTN投影形式。本文推导了RTN形式的卫星位置、速度误差与Kepler根数误差间的关系,给出了近圆轨道中RTN形式位置、速度误差间的定量关系,分析了RTN形式位置误差约束下Kepler根数误差的相关性,并分别给出了验证算例。该结果可用于分析确定卫星轨道误差指标,使其彼此匹配。     

天体轨道测定的一种非线性方法

本文提出了天体轨道测定的一种非线性方法——单位矢量法。其主要特点是: (1)既适用于初轨计算,也适用于轨道改进; (2)既适用于任意偏心率轨道的天体,也适用于任意类型的观测数据; (3)在轨道改进中,对六个轨道根数的测定,利用非线性处理代替常规的线性处理,避免了有时必须寻求的复杂的有摄偏微商的计算,既有利于改善迭代收敛过程,还可提高轨道精密测定的计算速度。 初步实践和理论分析表明,该方法是可靠的,具有推广应用价值和发展潜力。     

航天器多普勒测速平均误差的分析与修正

对航天器多普勒测速平均误差进行了分析,详细推导了圆轨道和椭圆轨道时该误差的计算公式,计算了不同采样周期和轨道高度时的误差大小。经过分析指出,该项误差对于高轨航天器影响较小,对于低轨航天器可以通过缩短采样周期或利用3个点或多个点的连续测量数据进行修正。     

中继卫星系统对用户航天器快速测定轨能力分析

针对快速交会对接方案提出的航天器两圈实现变轨的可行性,使用太阳活动平静期的用户航天器四程测距数据,并结合中继卫星观测模型设计磁暴期航天器仿真测距数据,使用动力学定轨方法进行计算分析,论证了中继卫星系统对用户航天器的快速测定轨能力,解算出的航天器轨道根数精度为快速交会对接机精度分析提供了参考。     

航天器利用跟踪与数据中继卫星系统导航的评述

NASA将利用跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)对地球卫星进行跟踪和通信。本文评述了利用TDRSS为航天器导航的能力。用加权最小二乘批处理技术拟合跟踪测量值,得到东TDRS卫星和几个用户航天器的轨道解。所研究的用户航天器有太阳峰年卫星(SMM),陆地卫星-5,地球辐射预算卫星(ERBS)和太阳散逸层探测器(SME)。以相继轨道解的一致性作为度量,评定了东TDRS卫星的轨道精度。将TDRSS跟踪获得的用户航天器轨道与同一时间由地面跟踪获得的结果进行比较,确定了用户航天器的轨道精度。研究了跟踪测量值特性和摄动力模型计算对轨道解的影响。介绍了东TDRS卫星和用户航天器的轨道确定结果,对这些结果进行的分析和评价以及由此得出的一些重要结论。     

中继卫星系统对用户航天器快速测定轨能力分析简

针对快速交会对接方案提出的航天器两圈实现变轨的可行性,使用太阳活动平静期的用户航天器四程测距数据,并结合中继卫星观测模型设计磁暴期航天器仿真测距数据,使用动力学定轨方法进行计算分析,论证了中继卫星系统对用户航天器的快速测定轨能力,解算出的航天器轨道根数精度为快速交会对接机精度分析提供了参考.     

三向测量技术在深空探测中的应用研究

较详细地介绍了三向测量技术（包括三向测距和三向测速）,阐述使用三向测量的工程背景和重要意义,给出利用三向测量数据进行实时定位的数学推导,并分别对三向测距和三向测速原始数据的误差进行了分析;最后给出在＂嫦娥一号＂试验轨道段采用三向测量技术得到的残差分析结果。结果表明,在未进行站间时间同步的情况下,＂嫦娥一号＂卫星100km×100km环月轨道段三向测距误差约200m,三向测速误差约2cm/s,利用三向测量数据可以单独进行轨道确定,验证了我国后续深空探测中应用三向测量技术的可行性。     

一种数值定轨方案

本文给出一种有别于习惯采用的人造卫星精密定轨方法，该方法仍以分析定轨法的轨道根数作为待估状态量，但却采用数值法计算精度要求较高的卫星受摄星历，而用分析法去计算条件方程中所需的状态转移矩阵。这样既保持了清晰的轨道图象，又使计算卫星受摄星历和状态转移矩阵得以简化，相应的软件形式简单。只要定轨弧段Ｓ不太长（Ｓ〈１０＾３），就能在一定精度条件下明显提高卫星定轨的计算效率。     

基于测量数据误差特性求解轨道参数的方法

针对样条方法在计算级间分离、关机点、头体分离点附近的轨道参数时,由于样条节点不准确使轨道表示误差大的问题,提出了一种基于测量数据误差特性求解轨道参数的方法,可以成量级地降低测量数据在关键点上的表示误差,同时提高轨道参数精度,缩短数据计算迭代时间,这对于快速提供高精度的轨道参数更具有现实意义。