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。     

在轨目标天基光学观测可见性预报与分析

利用在轨目标、观测卫星、地球、太阳以及月球之间的几何关系,综合考虑地球遮挡与地光条件、地影条件、日光条件与月光条件,本文推导出目标对于观测卫星的光学可见性判断模型,并建立了天基光学观测可见性预报方法.仿真实验结果表明,地球遮挡与地光条件是影响天基空间目标光学可见的最主要因素;在可见时间方面,天基空间目标光学监视系统对低轨目标的监视能力有限,而对高轨目标具有良好的监视性能.     

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.     

低轨卫星精密定轨算法研究及初步结果分析

卫星的精密定轨指的是从观测数据中获取指定预报开始时刻的高精度参数轨道。由于GPS观测数据中不可避免的带有随机误差和系统误差等非线性影响因素,因而不可能确定一条能够精确地拟合所有观测值的轨道,所以需要利用大量的观测数据使用统计学原理对航天器轨道状态进行估计。本文以低轨卫星为研究对象,分析了精密定轨的基本理论方法,包括摄动力模型以及最小二乘估计法。最后分别通过批处理和递推算法对GRACE-A卫星数据进行计算,实现了低轨卫星的定轨,并达到了一定的精度。     

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。     

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。     

天基光学空间目标监视信息处理技术分析

SBV是目前已成功应用于空间目标监视的典型天基光学传感器,通过被动探测空间目标反射的太阳光线辐射,完成对其探测、捕获和跟踪,并收集各种空间目标的观测数据.本文首先对SBV特点和性能进行介绍,然后以其为系统原型对天基光学空间目标监视信息处理流程和特点进行分析,提取相应关键技术,包括目标检测与恒星提取、编目维护与更新以及目标亮度特性分析等,并就其技术难点和发展趋势进行探讨.     

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。     

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。