星载GPS测量数据周跳探测方法研究

针对低轨卫星应用星载GPS定轨中载波相位的周跳探测问题,对星载GPS测量数据的误差及其对周跳探测的影响进行了分析,并在此基础上根据星载GPS应用的特点,对TurboEdit数据预处理方法中周跳探测算法进行改进.将周跳探测与测量误差联系起来,实现依据测量误差变化相应地调节周跳探测的判断条件.仿真结果表明即使在测量误差较大的情况下,改进的方法仍然能够对周跳进行有效的探测.     

星载GPS数据质量控制方法研究

针对星载全球定位系统（GPS）数据的特点,分别从阈值设置和周跳检验量的角度对TurboEdit方法进行改进,并在传统抗差估计方法的基础上,提出一种改进的抗差估计策略。利用GRACE卫星的星载GPS观测数据对本文的质量控制方法进行分析验证,结果表明：改进的质量控制方法能明显增强周跳探测性能,有效抑制小周跳和粗差的影响,提高几何法定轨的精度和可靠性。     

基于轨道动力学的椭圆轨道悬停方法

连续有限推力条件下,基于动力学原理设计了伴随卫星相对于椭圆轨道的参考卫星在任意位置实现悬停的方法。给出了对任意椭圆参考轨道实现悬停的开环控制律,推导了一个周期内的速度增量计算公式。特别分析了参考卫星为“Molniya”轨道时,实现悬停需要的控制推力及速度增量。仿真结果表明,“Molniya”轨道正下方 1 km 的悬停伴飞,一个轨道周期时间内连续有限推力发动机需要产生的速度增量为10.317 m／s。文章提出的方法也可用于椭圆轨道的空间圆或水平圆等非自然编队构型设计。     

低轨道卫星GPS精密定轨动力学方法的研究

结合低轨卫星简化动力学定轨算法,以及不同几何信息精度条件下的纯几何定轨和动力定轨精度比较,定量分析星载双频GPS实现精密定轨过程中的主要因素,得到星载GPS接收机性能设计所需的关键技术指标,为卫星精密定轨系统的顶层设计提供了科学合理的参考依据。     

一种基于Spark的国产化海量数据预处理和计算技术

以提升航天大数据软件的数据处理性能为目的,以原有的MapReduce框架为基础,提出一种新的面向国产平台的基于Spark内存计算和数据预处理技术相结合的技术。将原软件框架的数据解析算法前移,采用Kafka消息队列对不规格数据进行分布式预处理。针对MapReduce框架消耗内存过大的问题,利用RDD调用机制与Spark内存计算的优势,采用一种基于Spark的快速处理框架,并在国产平台上进行了移植适配。经工程验证,新的基于Spark框架的数据处理性能较之前的MapReduce的数据处理性能有了显著提升,稳定实现了在面向全国产平台的大数据批处理技术的性能优化。     

不同型号的GPS接收机接收信号的比较

本文主要是对在同一测站三种不同ＧＰＳ接收机的接收信号情况进行多方面的比对，并根据相同标准对信号的质量进行评估，证实了ＡｓｈｔｅｃｈＺⅫ在电子干扰开通（ＡＳ政策）时对伪距接收具有优越性，并简要说明了Ｚ技术的原理。     

太阳帆航天器的轨道动力学和轨道控制研究

研究了太阳帆轨道动力学和利用太阳帆推进实现非开普勒轨道的太阳帆控制问题 ,推导了Gauss形式的太阳帆探测器密切轨道六要素微分方程,分析了太阳帆的轨道控制设 计方法,描述了适合太阳帆姿态控制的执行机构。在此理论基础上以SPORT计划作为设计实 例,并进行了设计与仿真,实现了任务要求的目标轨道。     

基于星载GPS的资源三号卫星精密定轨

资源三号卫星是我国首颗民用立体测图卫星,于2012年1月9日发射。卫星上配备有国产双频GPS接收机。利用非差双频GPS数据,基于卫星动力学原理和事后批处理定轨模式,采用30小时弧段（重叠弧长为 6小时） 对资源三号卫星进行了精密定轨,卫星位置重叠弧段精度平均为4.95cm。利用卫星激光测距（SLR）观测数据对星载GPS定轨结果进行了检核,检核精度优于4cm,无明显系统偏差。结果表明,该定轨精度完全能够满足资源三号卫星任务的要求。     

木星探测器轨道计算中的动力学

针对木星探测任务中轨道计算所面临的轨道动力学问题进行研究。首先,对木星探测轨道计算中涉及的时空参考系进行概述,比较了木星动力学时(TDJ)与质心动力学时(TDB)的差异;其次,对木星的定向参数模型及转换关系进行描述,给出了木星天球参考系与固联参考系的转换关系;再次,对木星探测器定轨计算中所需考虑的动力学模型进行讨论,提供了各类摄动加速度计算所需的公式;最后,对木星探测器JUNO的星历数据进行动力学拟合,检验了动力学模型的正确性。     

双月旁转向轨道的动力学与建模研究

 双月旁转向轨道是实现“多任务、多目标”探测模式的理想工具,在以往的深空探测任务中得到了广泛的应用。首先,根据双月旁转向轨道的空间构型和特性,将其分为两大类：平面型和Backflip型;其次,基于“零影响球”和“CR3BP”两种模型,阐述了近旁转向轨道的基本原理;同时,讨论了平面型双月旁转向轨道的动力学特性和建模方法,并给出了其两类应用背景,与此相似,归纳了Backflip型双月旁转向轨道的原理和求解方法。对双月旁转向轨道开展的研究和分析工作能够为我国未来开展的行星际探测任务提供新的思路和参考。     

星载激光通信终端在轨机动对温度影响

对激光通信终端在轨瞬态温度变化开展了仿真,以期研究在轨机动的影响、热分析和热试验时机动模式的简化模拟。通过合理地分析与简化,建立终端的轨道热分析模型,准确模拟在轨机动,根据典型机动模式、外热流和涂层退化等因素设计了计算工况,得出了终端在轨运行过程中的温度场随时间和姿态变化规律。结果表明：不同机动模式下的温度变化存在差异,最大可达23.0℃,采用固定姿态或一维转动的简化热分析或热试验不能准确模拟实际飞行温度,甚至不能部分替代二维转动热分析或热试验;光学天线和反射镜的温度控制是制约终端工作的瓶颈,为终端设计合适的避光机动策略,可大幅度提高温度稳定度和均匀度。研究结果可以为光机电设备在轨机动策略的设计和改进提供参考。     

利用GPS非差观测值的GRACE卫星精密定轨

参照GPS精密单点定位（PPP，Precise Point Positioning）模型设计了一种新的卫星定轨方法一组合星载加速度计测量数据和IGS提供的GPS精密星历及精密钟差数据进行低轨卫星的精密定轨。利用星载加速度计提高卫星受力模型准确性，使动力法定轨精度和可靠性都得到提升。同时，采用多种改正技术提高GPS非差观测值测量精度，保证最终高精度卫星定轨。本文建立了卫星定轨的轨道滤波模型，得出了有益的结论，即采用星载加速度计测量卫星非保守力可提高卫星定轨精度，在ITRF2000参考系下三轴精度优于18cm。这种方法不需要在全球建市基准观测站．定轨设备简单．费用低廉．     

应用先验数据的高分三号卫星快速定位方法

针对高分三号(GF-3)卫星多种姿态下快速定位的需求,提出一种应用先验数据的卫星快速定位方法。该方法以GF-3卫星的定位数据和姿态数据为辅助信息,计算导航卫星的仰角,实时判断导航卫星对GF-3卫星导航接收机的可见性,从而减少捕获时间,实现快速定位。GF-3卫星的在轨验证结果表明:应用先验数据的卫星快速定位方法,定位时间为115s,短于其他低轨卫星的855s,从而验证了方法的正确性。文章提出的方法可应用于其他低轨遥感卫星。     

基于GPS的低轨伴飞卫星自主导航轨道确定

对基于EKF算法的相对导航滤波器和基于全球卫星定位系统(GPS)伪距测量的伴飞星定轨进行了研究。用几何法与相对动力学方法联合获得目标星轨道信息,给出了伴飞卫星伪距测量定位的模型。仿真结果表明:该定轨方法可用于低轨卫星实时定位导航,定轨精度较高。     

XPNAV-1卫星先期发布数据的计时分析

本文处理了XPNAV-1先期公布的35组Crab脉冲星的观测数据,采用离散傅里叶变换(DFT)方法得到脉冲到达时刻(TOA)及其测量精度。利用英国Jordrell Bank发布的Crab脉冲星星历与美国JPL发布的DE200历表,得到的拟合前计时残差均方根(RMS)为1.14 μs,且不存在系统性趋势,从而验证了XPNAV-1观测数据的有效性。同时,得到了该观测数据时间段内Crab脉冲星的X射线和射电波段之间的零点相位差为0.04。本文还给出了建立脉冲轮廓时子相位间隔N的取值与计时残差的RMS之间的关系。     

一种GPS双频多天线姿态测量方法

北京遥测技术研究所自主研制的双频GPS-OEM板可以提供精度很高的双频载波相位原始观测数据,利用其对载体进行姿态测量,将是一种即经济又方便的工作方式,而且还能获得很高的精度和稳定性。基于此展开对双频GPS载波相位测姿的研究工作,结合双频GPS载波相位可以组合出86 cm波长宽巷载波相位观测值的特性,基于伪距和载波相位组合获取模糊度搜索空间,再使用最小二乘降相关平差法(LAMBDA方法)搜索整周模糊度。大量的试验数据证明,利用双频GPS载波相位进行测姿切实可行,姿态初始化速度快,测姿结果精度高。     

Estimation of a Satellite Lifetime in Orbit

An approximate technique for calculating the satellite orbit decay under the aerodynamic drag effect for arbitrary values of the orbit eccentricity and for the realistic model of the altitude dependence of the atmospheric density is proposed.     

Nonlinear Evolution of a Balloon Satellite Orbit

The motion of a spherically symmetric balloon satellite near the equatorial plane is considered. Taking the Earth's oblateness and solar light pressure into account, the integral of motion can be obtained under certain simplifications. The eccentricity is related to the solar angle which represents an angle between pericenter and the Sun. This analytical approximation describes a large and complicated evolution of the eccentricity in corresponding areas of the phase space and the space of parameters. Phase portraits contain fixed saddle points and separatrices that divide different types of oscillations of the eccentricity. In the unsimplified problem, separatrices break down, and specific stochastic motions arise. The aims of the present study are (1) evaluation of the accuracy of analytical approximation with the help of numerical integration using a sufficiently complete model of motion and (2) numerical investigation of stochastic motions and dimensions of stochastic zones in the region of broken separatrices for an adequate model of motion. For a balloon satellite with a semimajor axis of 2.15 Earth's radii and a windage of 30 cm²/g the dimensions of a stochastic zone in eccentricity and solar angle are 10^–5and 0.1°, respectively. The analytical approximation describes the orbit evolution in the right way, except for the cases of large eccentricities, e> 0.4, which corresponds to a pericenter height of less than 1400 km, where the atmospheric drag is already significant.