GPS卫星跟踪数据的建模与仿真研究

根据卫星动力理论,建立了GPS卫星和低轨卫星的运动模型,再根据GPS定轨定位理论,建立了GPS跟踪数据的观测模型.最后在上述模型的基础上,提出了利用IGS数据产品进行低轨卫星以及地面观测站的GPS跟踪数据仿真的方法,并编制了相应的仿真程序.仿真结果表明文中的仿真方法能达到较高的精度,这对于论证搭载GPS的低轨卫星的定轨方案,评价其精密定轨算法,测试GPS数据处理软件,以及验证和比较GPS数据处理算法都具有较高的应用价值.     

GRACE：轨道上的毫米和微米级测量

GRACE卫星已于2002年3月17发射入轨。CRACE任务的实验目的旨在改进地球重力场模型的精度。CRACE任务由两颗几乎完全一样的孪生卫星来执行，两颗GRACE卫星运行在约500km高度的同一个准极轨道平面内，相距约200km。每颗卫星携带四种仪器：一台GPS接收机，一个K／Ka波段微波测距系统，一台星像机(这三种仪器均与一个公用处理器组装为一体)，一个精密加速度计。GPS接收机能够跟踪最多14颗GPS卫星，可获得的双频数据精度与精密测地型地面接收机相当。K／Ka波段微波测距系统能实现μm级的测距精度(有一个常值偏差)。加速度计的测量精度高达1mm／s^2。而星跟踪器的姿态测量精度为10″。GPS数据经处理后可用于：(1)复原地球的长波引力场；(2)消除星上振荡器长期漂移引起的误差；(3)使2个GRACE卫星的K／Ka波段测量的定时精度校准到优于0．1ns。加速度计的标度因子和偏值参数是综合利用GPS数据和加速度计误差模型确定的。本文着重介绍利用GPS实现的这些定时扣标定功能，而不讨论地球重力场的恢复问题。当然，GPS的定时功能与精确定轨(POD)密切相关。三轴的定轨精度均优于2cm。本文发表了GRACE的验证结果，包括GPS残差，轨道重叠，K／Ka波段测距以及卫星激光测距(SLR)的结果。为确定轨道参数和时钟参数，所有GPS数据的处理都是利用一个数据驱动的自动化系统完成的，该处理系统是专门为装备GPS接收机的卫星星座设计的。     

GNSS走向民用

五年前，我写过一篇文章，讲到2000年将成为两个卫星导航系统时代的分水岭，2000年以前的十年属于GPS时代，而后来的十年属于GNSS(全球导航卫星系统)时代。而今，五个年头过去了，这种发展趋势更为明显，更为加速，更为现实。     

星载GPS低轨卫星定轨算法仿真研究

在对Kalman滤波在星载GPS低轨卫星定轨的研究中,由于系统和观测方程均为非线性,在线性化过程中引入线性化误差造成滤波发散现象,以及由于截断误差使得定轨精度差的问题,因此将平方根UKF方法应用于天基GPS低轨卫星定轨中,为提高定轨精度、速度及定轨稳定性。利用UT变换良好的期望及方差传递特性,无须对系统方程及观测方程进行线性化,避免了传统的EKF算法由于线性化引入的误差,同时平方根滤波方法有效地克服了协方差阵非正定问题。仿真结果表明,在相同条件下比EKF有效地抑制了滤波发散,且提高了定轨精度。     

浙江大学皮星二号实时精密自主定轨算法与半实物仿真

本文研究了基于星载GPS的简化动力学实时精密自主定轨模型和算法,并将实时自主定轨软件应用于浙江大学皮星二号（ZDPS-2）在轨飞行任务中去。本文阐述了软件所采用的动力学模型、观测模型和估计算法框架,以及实现时所采取的可靠性设计方法。在此基础上,利用GRACE卫星GPS接收机在轨数据,对该自主研发的实时精密自主定轨软件进行了验证。结果表明：实时定轨位置精度在X、Y、Z三轴上的RMS（Root-Mean-Square）值分别为1.3133 m、0.9052 m、0.9648 m,速度精度在X、Y、Z三轴上的RMS值分别为2.1 mm/s、1.2 mm/s、1.5 mm/s,接近国际研究水平。此外,基于皮星二号任务载荷-微型单频GPS接收机进行了半实物仿真试验。结果表明：定轨位置精度达到5 m左右,速度精度达到10 mm/s以内,与接收机自身定轨软件解算结果对比,定轨精度得到大幅提升,使其能满足一般皮纳卫星的应用需求。     

基于GPS的高轨道卫星自主定轨技术可行性分析研究

利用GPS进行高轨道卫星自主定轨技术的研究具有十分积极的意义。本文分析了在高轨道特别是静止轨道上的GPS星的可见性情况，提出了判别GPS星是否可见的标准，探讨了利用旁瓣信号的可能性。然后，本文对自主定轨方法进行了研究，提出了将扩展卡尔曼滤波与轨道外推相结合作为自主定轨方法，并进行了数学仿真模拟。仿真结果表明，利用GPS进行高轨道特别是地球静止轨道卫星自主定轨的技术是可行的，具有良好的发展前景。     

基于星间链路技术的GEO卫星定轨精度分析

地球静止轨道(GEO)卫星具有对地静止的特性,GEO 卫星应用日益增多,在高分辨率对地观测、气象、通信等领域都发挥着越来越重要的作用,对其轨道确定的需求也越来越高,研究GEO卫星的高精度定轨技术迫在眉睫。传统方法中利用地面站对GEO卫星实现实时自主定轨存在系统误差大、观测几何差等问题,导致星地测量的误差在定轨过程中被放大的倍数急剧增加,影响了GEO卫星定轨精度的提高。利用GPS卫星实现对GEO卫星的定轨时存在可见GPS卫星数量少,接收到的信号微弱,测量精度不够的问题。星间链路具有对GEO卫星观测几何好、测量精度高的优点,为GEO卫星定轨开辟了新思路。针对在星间链路资源有限情况下如何选择MEO卫星组合与GEO卫星进行建链的问题,以星间链路构型的PDOP值为优化指标,对MEO卫星对PDOP值的影响进行了分析,提出了遍历选星、直接选星、迭代选星三种链路资源配置策略,确定与GEO卫星进行建链观测的MEO卫星组合,并用仿真方法对三种算法进行验证,结果表明,提出的迭代选星的链路资源配置策略,能将GEO卫星的定轨精度维持在7~40m以内,同时将星间链路的使用效率提高5~120倍。     

星载GPS非差运动学定轨中的观测数据加权策略研究

星载GPS非差运动学定轨结果容易受到观测数据质量的影响,相位观测噪声远远小于伪码,如果将两种观测数据等权处理,会降低相位信息在参数解算中的作用;相位观测存在模糊,单独使用会导致参数估计结构不稳定;伪码观测噪声与接收天线高度角存在很强的相关性。本文根据星载GPS伪码和相位联合非差运动学定轨原理,结合GPS观测数据质量分析结果,提出了一种合理的加权策略,提高了星载GPS非差运动学定轨的精度和稳定性。对一个星期的CHAMP的观测数据进行处理,将非差运动学定轨结果与GFZ事后科学轨道进行对比,结果表明二者在R、T、N分量上差值的均方根为20cm、12cm、13cm,三维点位误差的均方根为27cm。通过分析多种不同加权策略的定轨精度差异,验证了本文提出的加权策略的有效性。     

GPS与GLONASS当今世界上的二种卫星导航系统

卫星导航系统能为陆、海、空用户提供实时、连续、全天候的精确三维位置、速度及时间。目前有两种卫星导航系统可用，它们是美国的全球定位系统（GPS）及俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）。尽管两系统有不少相似之处，但也有所不同。集成GPS／GLONASS具有十分明显的优势，本文介绍了集成GPS／GLONASS系统及其应用。1．美国GPS系统GPS的24颗卫星分布在轨道高度为20200km的六个轨道面上，卫星运行周期为11小时58分，这样可以确保任何时间在全球任何地方都可以看到5至11颗卫星。GPS采用同一频率多个编码来获取不同卫星的信…     

eTrex Legend手持GPS系统旅游导航好伴侣

伊拉克战争爆发的导火索，据说是由于美国的军事卫星跟踪到了萨达姆的行踪，所以立即开始袭击。不过除了军事卫星，大多数的卫星都是为人类造福的，像我们使用的GPS，就可以用来为我们指路。Nexxt本次试用了一款手持GPS卫星导航器。     

我国第三颗北斗导航卫星定点成功

2010年1月22日1时47分，我国第三颗北斗导航卫星经过四次变轨，成功定点于东经160度、轨道倾角1．8度的赤道上空。随后，卫星有效载荷开通，目前卫星工作正常。     

空间光通信中轨道短时预报

瞄准、捕获和跟踪(PAT)技术是星间光通信的关键技术之一,高精度卫星轨道短时预报能有效实现PAT.首先在EGM96地球引力场模型下建立了卫星状态动力方程和预报方程,然后改进基于数值算法的扩展卡尔曼滤波算法对卫星轨道短时预报,最后以champ卫星星载GPS实时定轨数据为卡尔曼滤波器观测数据进行仿真实验:预报卫星位置误差约亚米级,速度误差约0.05m/s;卫星位置和速度的均方差估计趋于稳定,在一定程度上能很好地克服离散误差和模型误差对轨道估计精度的影响.PAT瞄准精度约1.6 μrad.预报轨道精度能满足空间光通信PAT技术要求.     

基于STK跟踪与数据中继卫星轨道设计与仿真

发展跟踪与数据中继卫星对于构建天基测控网有着重要意义.概述了跟踪与数据中继卫星的定义与任务,阐述了跟踪与数据中继卫星通常选择的轨道,分析了地球静止轨道(GEO)中继卫星的地面覆盖特性和两颗GEO星组网的轨道覆盖盲区,以及中低轨卫星组网的步骤.提出了利用STK仿真分析中继卫星星座构形的方法,设计了基于STK的适合我国的地球静止轨道、大椭圆轨道、近圆轨道三种轨道的中继卫星星座与中低轨用户星的可见性仿真试验,通过对仿真结果的分析提出了我国中继卫星星座构形的初步设想.     

童话敌不过市场

耗资50多亿美元建造了66颗低轨卫星系统的铱星公司，1998年11月宣布在全球范围内提供业务，但由于无力偿还到期的贷款利息。与1999年8月13日向美国破产法院申请破产保护，2000年3月18日，铱星背负40多亿美元债务破产。     

全球定位系统（GPS）的自主导航

GPS自主导航系统（ANS）将在21世纪头10年利用GPSBlockⅡR导航星投入运行，ANS将为用户提供180天的自主导航精度，即使GPS运行控制中心（OCS）瘫焕，也能提供自主导航，本文介绍ANS系统的总体设计，讨论系统设计中的一些问题以及航空航天公司（Aerospace Corporation)对ANS方案仿真所获得的ANS性能数据，介绍了ANS的分析方法和物理模型及其数学方程，对测量数据进行了实际仿真，仿真中考虑了影响导航性能的所有环境因素和硬件效应，给出了在正常运行条件下，在异常情况下（GPS卫星出故障），以及在核打击环境下的导航性能。讨论了导致ANS性能下降的不可观测误差源。     

GPS广播星历的误差分析

地面控制段和GPS卫星性能共同决定广播星历的质量,从而决定了卫星轨道的精度和卫星钟质量;由于新型卫星的发射使得卫星性能进一步提高,同时相关机构采取了一系列措施来提高地面观测质量,GPS广播星历的精度持续提高;文章通过分析GPS卫星2011年的广播星历误差情况与历史精度经过作比较,对比结果表明,GPS的广播星历精度较以前有了进一步的提高。     

基于星载GPS卫星编队可视化仿真系统

针对研究星载GPS编队卫星自主导航算法及模型对编队的影响,为实际编队提高导航定位精度,结合数据库系统编制出了关于星载GPS编队卫星仿真系统。在分析卫星编队相对导航运动规律基础上,利用OPENGL及数据库技术对星载GPS空间圆编队,车轮式编队和水平圆编队进行了三维可视化仿真,给出了设计过程。考虑到编队卫星需要接收GPS信号进行自主导航,利用GPS星座可见性分析方法,实现星载GPS编队卫星的GPS星座选择。三维可视化仿真结合STK进行了验证。仿真系统已作为编队方案设计、编队飞行相对导航仿真算法设计的基础工具,还为将来各种航天器编队飞行应用技术及航天器对接技术提供可靠的试验基础数据和技术依据。     

GPS广播星历误差及其对导航定位精度的影响

利用国际GPS地球动力学服务(International GPS service (IGS)for geodynamics)提供的广播星历和精密星历数据，全面分析GPS卫星轨道及其钟差修正量误差的变化规律。前者具有6h的短周期正弦波动和1个GPS周的长周期线性递增特性；后者以12h为周期作正弦波动变化，这对用户导航定位精度将产生周期性影响。若使用IGS预报星历代替广播星历数据进行导航定位计算，可以使定位精度提高5m。     

硬件店

长城GWG-H801 GPS卫星导航仪上市 近期，中国长城计算机集团公司就面向逐渐升温的GPS市场，投放了一款全新的GWG—H801 GPS卫星导航仪。长城GWG—H801囊括全国2860个城市、所有地级市和县城地图，拥有420多万的数据点，真正的全国无缝连接路网地图引擎。它具备目标点的建议路线规划功能和插入中途点功能，在行驶过程中，     

春季沙尘暴强度的NOAA-14气象卫星监测研究

以2000~2001年发生在我国西部的春季沙尘暴为例,利用NOAA-14卫星AVHRR资料,对西北80个气象站点所对应的卫星数据进行了5个通道的信息提取。根据沙尘粒子的辐射特性,分析了AVHRR数据确定的沙尘指数和地面气象站的能见度、风速等气象要素的关系,进而将沙尘指数进行了级别划分来确定沙尘暴的强度,得出沙尘暴强度的一种定量分析方法。结果表明,这种方法在利用气象卫星监测沙尘暴强度方面具有较好的效果。