HY-2卫星双频GPS精密定轨技术

海洋二号(HY-2)卫星双频全球定位跟踪系统(GPS)接收机获取的GPS数据是基于非差简化动力学方法应用于HY-2卫星精密轨道确定。差分GPS载波相位数据可以消除钟差,同时利用GPS数据获得HY-2卫星轨道和GPS卫星轨道。GPS数据确定的轨道利用激光测距进行了检核,并与法国太空总署确定的轨道以及综合定轨策略确定的轨道进行了比较,HY-2卫星基于GPS数据精密轨道径向成分优于3cm。     

海洋二号卫星精密定轨方案设计及实现

2011年8月16日发射的海洋环境动力(海洋二号)卫星是中国第一颗动力环境卫星,其中搭载的雷达高度计需要连续的厘米级海洋地形测量,轨道误差在雷达高度计整体误差预算中占主要部分,为实现海洋二号卫星精密定轨事后处理径向10 cm精度的研制总要求,海洋二号卫星搭载了多普勒地球轨道和无线电定位系统(DORIS)接收机、双频全球定位系统(GPS)接收机和激光反射棱镜阵列用于精密定轨。本文综述了海洋二号卫星精密定轨方案设计和关键技术,给出了在轨测试结果。     

HY-2卫星激光观测精密定轨技术

2011年8月16日发射的海洋二号(HY-2)卫星是中国第一颗海洋动力环境卫星,配备的卫星激光测距跟踪系统即作为HY-2卫星定轨基准系统,同时又是HY-2卫星定轨系统之一。本文较为详细地介绍了HY-2卫星激光观测、轨道预报和激光跟踪系统(SLR)定轨技术,并对SLR定轨结果进行了初步检验。     

基于高轨光学监视平台的定轨精度分析

高轨光学监视平台具有获取高轨空间目标态势信息的优势.本文主要研究基于高轨光学监视平台的空间目标的改进轨道确定算法和精度评定方法,分析了高轨光学监视平台对高、中、低轨三类典型空间目标的定轨精度,用观测值残差和估计参数协方差两种方法对定轨精度进行评定,并讨论光学观测误差对定轨结果的影响.通过仿真实验可以得出,高轨光学监视平台对这三类空间目标的定轨误差都在千米级,观测系统误差是定轨误差的主要来源.     

基于光学测角与信号时差的同步卫星无源测轨

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点。本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度。推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解。通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式。通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度。仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25m,预报1周位置误差为200m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m。     

基于UKF的星载GPS自适应定轨方法

将UKF(Unscented Kalman Filter)方法应用于空间目标的星载GPS自主定轨中。着重介绍基于UT变换的UKF算法,针对系统噪声方差阵未知或动力学模型不精准的情况,提出在进行状态滤波的同时,利用观测数据信息,在线估计未知噪声的统计特性,构成状态噪声统计估计的自适应UKF滤波算法。结合实测CHAMP星载GPS数据进行仿真实验,对比发现滤波精度、稳定性均有所提高,证明该算法在星载GPS低轨卫星定轨中的有效性。     

基于混合预测的低轨卫星多普勒频偏预补偿

低轨(LEO)卫星高动态特性导致多普勒频偏,加大了接收端的信号恢复难度。针对低轨卫星通信系统的多普勒频偏问题,本文提出基于混合预测的低轨卫星多普勒频偏预补偿(MF-DPC)算法,通过神经网络和线性拟合实现对轨道参数的混合预测,使用预测的轨道参数和传统轨道外推算法计算相对位置和速度,最后得到多普勒频偏,实现多普勒频偏预补偿。仿真结果表明,基于混合预测的低轨卫星多普勒频偏预补偿算法比基于TwoBody、J2和J4轨道外推预补偿算法的有效频偏占比提高60%以上;比基于简化常规摄动模型(SGP4)预补偿算法运算时间降低近10倍。基于混合预测的低轨卫星多普勒频偏预补偿算法为终端同步接入提供了快速可靠的预补偿机制。     

Passive Orbit Measurement of Geosynchronous Satellite Joint Angles from Optical Measurement and Time Difference of Arrival from Signals

精确测量和确定同步卫星轨道是实现高精度导航、定位等应用的基础,光学测角定轨和卫星通信信号测时差定轨是两种最重要的无源测轨方法,各有优缺点.本文提出将光学测角与无线电通信信号测时差相结合,可实现对卫星的单次测量定位,多次测量提高定轨精度.推导得到卫星到光学站的距离表达式,实现对卫星位置的解析求解.通过GDOP方法,分析了光学站与无线电站的不同布站方式对定位精度的影响,据此提出了优化布站方式.通过计算机Monte-Carlo仿真,比较分析了联合测轨方法与单一光学测轨方法的测轨精度.仿真结果表明:若无系统误差时,24小时观测数据统计定轨位置误差为25 m,预报1周位置误差为200 m,约为单一光学方法的2/3;当存在系统误差时,需采用自校准方法估计系统误差,基于24小时观测数据的单一光学方法未能实现自校准定轨,而联合测轨方法定轨精度可达到约6 m,归一化系统误差估计精度优于0.1,预报1周的位置误差约为140m.     

HY-2卫星DORIS精密定轨技术

2011年8月16日发射的海洋二号(HY-2)卫星是中国第一颗动力环境卫星,搭载的多普勒雷达和无线电定位组合系统(DORIS)作为HY-2主要定轨手段之一。本文较为详细介绍了HY-2多普勒雷达和无线电定位组合系统定轨技术流程和方法,并对其定轨结果进行了初步检验。     

低轨卫星通信系统信道的优化分配研究

低轨道卫星移动通信作为未来个人通信系统的重要组成部分，是利用运行轨道比地球同步轨道低得多的一组卫星，实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信。信道资源的有限性制约卫星通信发展，进行卫星通信系统无线资源管理研究，建立高效、合理的信道资源分配模型，对提高卫星通信系统服务质量具有重要意义。本文对低轨卫星通信系统无线资源管理中信道分配的典型策略进行了分析和总结，并展望了这一领域的发展方向。最后，就进一步研究提出建议。     

基于天地基测控的空间目标联合定轨研究

天基空间目标监视系统是获取空间目标态势信息的重要手段和未来发展方向,然而仅仅利用星间测量信息进行空间目标轨道确定会产生亏秩现象.在对自主定轨亏秩问题的本质进行探讨的基础上,提出了基于天地基测控信息进行空间目标和监视平台的联合定轨策略,可以较好地解决轨道确定中亏秩问题.本文设计了由四颗高轨监视平台和两个地面测控站构成的天...     

基于激光链路的星间信息传输与仿真研究

星间链路是导航卫星实现精密定轨和自主导航的关键技术之一.导航卫星通过星间链路完成伪距测量和数据交换,维持系统稳定运行的时空基准,保证系统持续提供精准导航服务.本文根据全球导航卫星系统的建设情况和发展趋势,首先对星间观测和信息传输频段进行了介绍,然后从天线特征,多址控制方式和网络拓扑结构等角度分析了常见星间链路的工作体制...     

SLR技术及其在GPS卫星定轨中的应用

简述了应用于全球卫星定位／导航系统（GPS）等卫星定轨领域重要技术之一的卫星激光测距系统（Satellite Laser Ranging,SLR）的研究背景和现状,展望了SLR技术的发展方向。     

航天器高精度GPS导航定位技术研究

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位-伪距综合动态定轨技术，解决了GPS载波相位应用中动态解模糊和跳周修复的难题。以此为基础，提出了两个航天器之间的载波相位-伪距综合差分动态相对导航技术。数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。     

HY-2卫星地面应用系统综述

海洋二号(HY-2)卫星地面应用系统是HY-2卫星工程五大系统之一,具备HY-2卫星数据的接收、处理、定标和验证以及数据应用等功能。HY-2卫星地面应用系统具备稳定可靠运行的卫星接收系统,接收我国南海、东海、黄海、渤海及东北亚周边海域的实时数据;建设了包括多星运行计划管理、接收预处理、精密定轨、运控通信、数据处理、产品存档及分发服务和业务应用在内的HY-2卫星数据处理中心,每天处理海洋动力环境产品并向国内外用户提供数据分发及应用服务。为了全面的介绍HY-2卫星地面应用系统,本文分别对地面应用系统中主要分系统的组成、功能和业务流程等进行了综述。     

齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用及轨缝合理位置研究

齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用强于常规桥上无缝线路,在列车纵向荷载作用下的钢轨纵向力、梁轨相对位移、墩顶纵向力、墩顶纵向位移等指标比常规桥上无缝线路大40%以上,建议增强轨道基础与梁体的约束作用,增大轨道结构纵向阻力,防止在列车纵向荷载作用下的轨道爬行。齿轨最大等效应力小于其容许应力,齿轨强度不是结构设计的控制指标。建议齿轨轨缝与梁缝错开布置,可有效避免齿轨轨缝变化过大。     

LIPS-100电推进高精度宽范围连续可调电源测试验证

低地球轨道具有轨道周期短、信号传输延时小等特点,在该轨道开展遥感侦察、地球环境探测、互联网星座部署等具有显著优势.但由于低轨道高度处的大气阻力会对卫星轨道造成摄动,因此须采用推进系统进行阻力补偿,而离子电推进因寿命长、比冲高、参数可调节范围宽等优点成为优选方案.针对地球重力场反演和低轨卫星应用对离子电推进的需求,结合L...     

基于"日-地-月"信息的卫星自主轨道确定

研究了基于“日－地－月”信息的卫星自主轨道确定的方法，非星食阶段，利用日地月测量信息，结合星上存储的日月星历确定位置矢量，并以位置矢量为观测量，运用广义卡尔曼滤波实时确定卫星轨道，星食阶段，选择合适的轨道动力学模型进行轨道预报，通过数学仿真，验证了这种自主定轨方法的有效性。     

高速车辆蛇行跳轨的混沌行为

针对在高速车辆失稳后跳轨机理方面报导甚少,开展了高速车辆蛇行失稳后的横向动力学行为和跳轨机理研究.在数学建模过程中,考虑了非线性蠕滑力、悬挂力和轨道不平顺作用,并利用刚体斜碰撞理论模拟轮缘碰撞轨道,获得了跳轨的横向临界速度.基于轮对分岔图,结果显示车辆蛇行后碰撞轨道具有混沌特性,通过计算Lya-punov指数和功率谱图验证了跳轨的混沌行为,讨论了车辆跳轨行为的发生和发展并提出了相关建议.     

轨道梁特性对磁浮车轨相互作用研究

为缓解磁浮系统车轨耦合振动,目前往往采用增大轨道梁质量的方法来降低车轨系统耦合所带来的不利影响,但在研究过程中却忽略轨道梁刚度及车辆运行速度的变化对车桥振动的影响。为此,该文首先介绍磁浮轨道梁结构、特性要求以及车轨相互作用方式;然后采用车辆轨道垂向耦合动力学模型,仿真分析轨道梁刚度和车辆运行速度对磁浮车辆与轨道之间相互作用的影响。研究表明:轨道梁刚度对车轨振动响应影响较大,同时车速的影响也不能忽略。为以后轨道梁设计、安装及分析磁浮车轨相互作用提供一定的参考价值。