基于GPS广播星历的载体速度和加速度多普勒测定方法

多普勒频移是GPS接收机的重要观测数据且具有高精度、实时性和不受周跳影响等特点,围绕多普勒观测值开展载体速度和加速度的实时获取方法研究.由于卫星速度和加速度获取的时效性和准确性是制约多普勒计算载体速度和加速度的关键,对广播星历实时计算卫星速度和加速度原理方程进行推导;建立基于广播星历的GPS多普勒计算载体速度和加速度模型后,分别开展静态和车载动态实验,结果表明:基于广播星历的GPS多普勒计算载体速度和加速度算法可满足车载导航精度要求.     

GPS卫星广播星历误差分析

卫星星历计算作为卫星导航定位系统的一项重要技术,其精度与可靠性之重要不言而喻。本文利用广播星历和事后精密星历对卫星位置坐标进行了计算。以2021年2月20日星历数据文件为基础,利用Python语言中georinex库及MongoDB开源数据库,对广播星历文件及事后精密星历文件进行读取与存储,采取时间插值的方法使广播星历与精密星历时间相对应,得到广播星历与事后精密星历计算卫星位置间的误差,分析了误差分布特征并做了可视化处理。广播星历计算坐标与事后精密星历解算坐标间X、Y、Z轴的误差均值不超过0.25m,方差在1m²左右。     

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。     

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。     

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。     

实时GPS卫星坐标计算方法

利用GPS星历计算卫星坐标是GPS实时差分定位工作中的首要部分,而其中还要对GPS接收机的原始数据解码才能得到卫星轨道参数;首先重点比较了几种不同厂商的单频GPS接收机的原始数据输出格式,以找出对不同类型GPS接收机原始数据解码方法的共同点;然后以Hemisphere公司的HC12板卡为例,通过对卫星的观测并实时计算出所观测到的卫星的坐标,与IGS精密星历比较误差在1m左右,计算结果与理论值相吻合,证明了该方法的正确性和有效性。     

GPS卫星位置计算及精度鉴定方法研究

GPS卫星高度角、方位角计算方法众多,但精度低;针对这点,提出了一种利用广播星历计算卫星高度角、方位角的方法,对该方法能够达到的精度提出了鉴定的途径,并分析了利用广播星历计算卫星高度角以及方位角的误差特点,结果表明利用广播星历计算的卫星高度角、方位角呈现出周期性变化的规律。     

基于GAMP的实时PPP软件实现及性能分析

针对GAMP精密单点定位解算软件现阶段无法进行实时定位解算的问题,分析和研究了软件中事后精密单点定位算法的原理和流程,对比实时及事后精密单点定位数据来源和处理方式的不同,结合现有的实时数据处理软件的处理方式,在GAMP的基础上增加了实时数据流接收及预处理模块,同时将卫星精密轨道及钟差的来源从事后精密星历文件转向广播星历...     

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GA-BP神经网络的BDS轨道误差模型研究

在对导航卫星轨道误差数据进行研究时发现,卫星广播星历轨道误差客观存在着一些不确定性的规律现象,针对这一无法用现有确定性模型表示的误差信息,建立了基于遗传算法优化BP神经网络的轨道误差预测模型。利用遗传算法来全局寻优BP神经网络的初始权值与阈值,同时根据广播星历解算出的卫星位置和速度,结合参考时刻及摄动改正项对神经网络进行训练和测试。试验结果表明,上述模型能较好的预测轨道误差,应用该模型进行卫星轨道解算时能有效提高轨道精度,降低轨道误差。     

高可靠卫星数据广播技术框架研究

针对气象信息分发业务中存在的卫星广播信道不可靠问题,在现有的业务应用层和传输信道层之间插入可靠广播会话层和差错控制传输层,形成面向多信道卫星网络的可靠广播体系结构,整合前馈控制和反馈控制方法,利用基于异网反馈的自适应前向纠错和基于智能策略的多信道反馈差错控制等方法,在VSAT卫星网络上提供可靠性可控的广播分发服务.     

基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术研究

以卫星网络为核心的天基信息网络是现代通信网络的主要发展方向,卫星网络的高精度时频同步是天基信息网络正常运行的基础,也是卫星应用研究必不可少的前提条件;针对天基信息网络的时频同步问题,对基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术进行了研究,通过相邻卫星节点建立的星间测量链路,实现了高精度时钟同步;进行了天基时频同步网建模与仿真系统的需求及功能组成的分析,完成了卫星网络场景仿真以及一致性时钟同步方法的仿真,仿真结果表明,逻辑时钟的时间偏差优于0.1 ns,相对频率偏差优于1e-10,时间间隔误差优于0.1 ns,时钟偏差优于10 ps@1000 s,阿伦方差优于1e-15@1 h。     

基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计

灾害性气象的频发不仅给人们的生活带来了极大的影响,而且还危及生态环境的稳定。为减小实测气象数据与真实数据样本之间误差,实现对灾害性气象观测数据的准确监测,设计基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统。设置温湿度传感器及防辐射罩,按照数据信息传输网络布局形式,将风速风向传感器、雨量传感器、太阳能控制器接入既定模块单元之中,完成监测系统的硬件设计。利用多源卫星遥感技术,定义多源影像空间,通过分解数字卫星图像的方式,确定监测极值点所处位置,并计算相似性度量指标的具体数值,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象图像配准处理。根据上位机组网模型,完善WINSOCK控件的连接形式,实现监测系统的执行程序编制,联合相关传感器元件,完成基于多源卫星遥感的灾害性气象观测数据监测系统设计。实验结果表明,多源卫星遥感技术设计系统的湿度测量曲线、气压测量曲线、风速测量曲线与真实气象数据样本之间的误差值均未超过2%,能够准确监测灾害性气象观测数据。     

我国卫星通信产品市场预测

卫星通信是信息高速公路的重要组成部分和实现个人全球通信必不可少的通信手段。这篇文章在分析我国卫星通信和卫星电视广播发展现状的基础上,对我国卫星通信和卫星电视广播产品市场作出了预测,并对我国和四川电子工业的主攻方向提出建议。     

基于GEO的低轨航天器星间通信链路控制系统设计

目前提出的低轨航天器星间通信链路控制系统控制速率低,导致俯仰角和方位角响应能力差,角速度、角加速度、角度指向的误差较大。针对上述问题,基于GEO设计一种新的低轨航天器星间通信链路控制系统,分析低轨航天器星间通信链路,利用星间信号发射器、信号接收传感器、发射天线、接收天线和高增益天线,确定数据编码,确定数据传输方式。分别设计星地链路协议控制程序和星间链路协议控制程序,实现协议之间的控制。实验结果表明,基于GEO的低轨航天器星间通信链路控制系统控制速率高,具有较强的响应能力,控制参数鲁棒性强,能够有效降低角速度、角加速度、角度指向的误差。     

An algorithm for high precision attitude determination when using low precision sensors

The technology for high precision attitude determination when using low precision sensors is a key requirement of a modern small satellite. This paper presents a new attitude determination algorithm termed preprocess EKF(PP-EKF) based on preprocessing of the sensor data. It can enhance the overall modeling accuracy by using the quadratic penalty function to correct the dynamic model error and angular velocity error in realtime, based on the information fusion of the current and the past measurement information. The measurement model of the EKF is linearized by introducing the q method. The solution error of this process is also corrected to further improve the accuracy of the measurement model and make better use of measurement data from the low precision sensors, to obtain good attitude determination results. Finally, the simulation results demonstrate the high reliability and other advantages of the proposed algorithm.