基于太阳敏感器的静止轨道卫星轨道估计方法研究

为解决目前通过星上配置敏感器进行地球同步轨道卫星自主轨道估计的问题,利用太阳敏感器和红外地球敏感器的测量信息进行轨道估计．根据地球静止轨道的特点,结合Hill方程,利用太阳敏感器和红外地球敏感器的测量信息以及轨道的摄动特性,建立导航系统的状态方程和测量方程．数学仿真结果表明,该方法可以较准确地估计出卫星的经度漂移,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法．     

卫星初始轨道确定方法研究

卫星精密轨道确定过程实际上是通过求解轨道动力学微分方程组而对初始轨道不断改进的过程,因此,轨道确定的精度与速度不但依赖于求解微分方程组的具体算法,同样依赖于初始轨道的精度与准确性。针对多站测距/距离和数据,建立了一种轨道初值计算的几何方法,该方法集折射误差修正方法于一体,在进行观测数据折射误差修正的基础上,可以得到卫星在任意时刻的轨道初值。     

北斗卫星导航系统实时定轨与钟差处理策略

目前鲜有对北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS）实时精密定轨与钟差确定的研究,文章提出了BDS实时轨道与实时钟差处理策略,包括了观测与动力学模型、实时轨道与实时钟差处理流程与评估方法。尤其对于实时钟差,为了提高计算效率,联合使用两个独立并行的线程估计非差绝对钟差和历元间相对钟差。利用多模全球卫星导航系统试验(MGEX)与全球连续检测评估系统（iGMAS）实测数据进行了北斗实时轨道与钟差解算,BDS实时轨道径向平均精度对于GEO卫星优于20cm,对于IGSO与MEO一般优于10cm;钟差精度对于GEO卫星为0.5~4.5ns,对于IGSO／MEO为0.2~2.0ns。基于目前的轨道与钟差结果,实时精密单点定位（PrecisePointPositioning,PPP）结果可以达到分米量级。     

卫星与测站钟差支持条件下的GEO卫星精密定轨

在基于伪距的GEO卫星精密定轨中, GEO卫星的静地特性导致定轨解算无法对星地组合钟差进行有效估计, 需要独立的时间同步支持. 本文讨论了卫星和测站钟差支持条件下的GEO卫星定轨原理, 利用仿真数据系统地分析了中国区域网跟踪条件下GEO卫星的定轨精度, 从定性和定量角度分析了钟差二次项、星地时间同步精度、站间时间同步精度及系统差等因素对定轨精度的影响.     

一种适用于星间测距网的抗差方案设计

主要讨论了利用星间测距进行星座自主导航的导航算法设计,考虑系统的自主性,算法必须具有检测错误节点和抵抗粗差的能力。为此,文章通过分析星间测距网的特殊性,提出一种以抗差最小二乘为基础,适用于星间测距网的抗差方案。根据失效节点和观测粗差对残差影响的差异,提出分步处理的方法。通过算例比较几种常见抗差方案,验证了文中设计的抗差方案的有效性。     

静止卫星轨道的状况

近年来,卫星通信方式取得显著发展,特别是随着卫星大型化和系统成本的大幅度降低,以及卫星通信技术的进步,使卫星的发射数量迅速增加。其结果使静止轨道(GSO)的混乱情况日益严重。在1979年召开的世界无线通信主管厅会议(WARC)上,发展中国家提出有计划使用卫星轨道的要求,但是由于各国的意见不统一,没有得出最后结果。1985年针对GSO的使用计划又召开了WARC-ORB-1会议,只是原则上对轨道规划给予承认,仍没有达到解决GSO混乱状况的目的。以往采用的轨道调整方法是两国之间的,由使用轨道的国家向IFRB(国际频率     

跟踪空间非合作目标的一种相对轨道确定方法研究

研究近地轨道卫星沿航向跟踪空间非合作目标的相对轨道确定问题。首先给出以追踪星与非合作目标轨道根数差分描述的相对运动方程;其次根据星间测量几何关系对应的测量方程,提出一种新的基于两步估计的相对轨道确定方法;最后通过数学仿真验证了收敛速度快于扩展卡尔曼滤波,并对初始状态的选取不敏感,具有一定鲁棒性。     

miniSAR卫星精密参考轨道设计

为满足轻小型合成孔径雷达(miniSAR)卫星干涉测量任务对空间基线的要求,通过分析卫星参考轨道特性,建立了一套精密参考轨道设计算法。所建算法以miniSAR卫星成功入轨后的一组定轨数据及根据参考轨道特性解析得到的参考轨道预估值为输入,基于仅考虑中心天体非球形高阶引力摄动的轨道外推模型、Eckstein-Hechler平根模型及嵌套式迭代修正方法,设计输出其任务周期内使用的参考轨道。数值实验表明:所建算法设计的参考轨道生成的参考轨迹在三维空间的回归精度优于0.01 m,满足实际工程应用需求。      

卫星轨道维持方法

人造地球卫星的轨道由于大气阻力和地球引力场等因素的摄动,其形状和近地点位置将不断改变。本文提供一种保持轨道形状和近地点位置不变的控制方法。     

轨道机动过程中推力加速度的在线最小方差估计

定位和跟踪空间机动目标时,对目标运动建模受发动机推力的不确定性影响,通过统计处理离散的雷达观测数据实时估计发动机的推力,进而定位和跟踪机动目标便是本文所要研究和解决的问题.本文在地心惯性系建立了常推力轨道机动过程中连续变质量运动模型和离散雷达量测模型,机动过程中质量秒耗量和排气速度作为表征轨控发动机推力的两个近似常量,应用扩展卡尔曼滤波对离散雷达测量数据进行序贯统计处理得到发动机推力的最小方差估计;文中详细地给出了线性化量测模型的变分方程和观测矩阵;仿真结果表明该算法能快速、准确地在线估计轨控发动机的等效推力.     

GPS在卫星精密测轨中的应用

自从美国全球定位系统(GPS)试验系统建立以来,发展了各种各样的方法,利用GPS 测量来精密确定卫星轨道。在1984年,LANDSAT-5上装载一个GPSPAC 的仪器进行了飞行,以验证用GPS 定轨的精确度。1982年在美国喷气推进试验室((?)PL),为TOPEX 卫星研究了一种GPS 距离和距离变化率的双差分法,以满足其厘米级的精度要求。除GPS 对低轨地球卫星定轨应用外,有人也提出了用GPS 测量对高轨地球卫星甚至同步卫星的定轨方法及精度分析。文章对上述各种方法给以简要的介绍和评述。     

基于伪距和观测量的地球同步卫星动力学定轨研究

利用伪距和观测量对同步卫星进行了动力学定轨的研究，给出了伪距和观测量的测量方程和修正方法，采用国内4个监测站的模拟数据进行了仿真计算．结果表明，采用7天弧长伪距和数据进行轨道改进及轨道外推的精度，与5天弧长数据的计算结果相当，但远优于3天数据的计算结果．在观测随机误差为3m时，7天弧长数据定轨精度约为5m，预报7天径向精度优于20m．     

星载GPS低轨卫星几何法精密定轨研究

本文讨论了星载ＧＰＳ接收机为单频情形的代轨卫星几何法定轨,包括载波一相对定轨法和动态网定轨法,并利用Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ卫星星载ＧＰＳ实测数据中Ｌ１载波相位观测值进行验证,结果表明,载波相位相对定轨精度与地面基准站的观测质量有关,其三轨道位置精度为分米级;载波相位动态风定轨精度介于各基准站皮相位相对定轨之间,它相当于在各基准站相对定轨之间加权均衡,而且提高了定轨的可靠性。     

静止卫星轨道的高精度确定

基于单站或三站跟踪测轨数据,对静止卫星轨道进行精确确定,提出一种新的有效的轨道确定的算法,星下点位置精度优于30m。     

关于脉冲式轨道改变的讨论

讨论了以单脉冲方式使卫星由原轨道转入另一条新轨道的问题,给出了实现这种变轨的必要条件以及所需的速度增量。     

带电卫星寿命问题的讨论

本文利用能量观点,研究了带有电荷的人造卫星在地球引力场和磁场中运行时,在大气阻力作用下的寿命问题。文中推出了带电卫星在圆形轨道上决定生存时间的理论公式,并用理论公式对卫星带电后,对其寿命的影响做了数值估计。     

月球卫星的精密定轨

发射月球卫星是探测月球的一个重要途径,而且为了找水,多采用极轨方式.由于作为中心天体的月球与地球有所不同,导致月球卫星的运动及其相应的轨道摄动解亦有明显差异.在这种背景下,本文选择采用一组适用于0≤e<1和0°≤i<180°的无奇点根数、充分利用数值法和分析法各自特点的定轨方法,给出月球卫星的精密定轨方案,并以测距的模拟资料进行了实算,计算结果与理论分析相符,有实用前景.     

有关鲁棒状态估计的研究评述

研究了有关带模型误差系统的鲁棒状态估计问题。详细讨论了模型误差对滤波器性能的影响,并简单介绍了几种鲁棒状态估计方案。最后指出了将来可能的研究方向。     

任意偏心率卫星的大气阻力的短周期摄动

通过本文采用的计算方法和CIRA 1972在160～2000公里高度围范的大气密度的分析模型,导出了人造地球卫星大气阻力短周期摄动的一种计算公式,它形式简单,收敛性好,适用于任意偏心率的卫星。