卫星联合定轨的参数化融合模型

 针对基于双星定位系统的近地卫星的多星高精度联合定轨问题,首先建立了不同轨道高度的卫星动力学的物理参数模型与基于稀疏参数表示和时间序列分析的数学模型相结合的轨道动力学高精度表示模型,然后建立了基于测量系统误差参数建模和模型误差非参数分量表示相结合的非线性半参数联合观测模型,在此基础上建立了联合定轨的参数化融合模型,设计了联合定轨参数化融合模型的非线性半参数联合估计算法.理论分析和仿真计算结果表明,卫星轨道动力学模型的高精度表示方法能够进一步提高动力学模型的表示精度,非线性半参数联合观测模型优化建模方法能够进一步细化观测模型,而基于此设计的参数化融合模型的联合估计算法能够使最终的卫星联合定轨精度得到较大程度的改善.     

Passive Orbit Measurement of Geosynchronous Satellite Based on Four-station's Time Difference of Arrival

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统应用具有重要意义.介绍了四站时差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度.仿真结果表明:当无系统误差时,24h观测数据统计定轨位置误差约为11m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4m,位置误差约为120 m,预报1周的位置误差约为200 m.     

同步轨道卫星四站时差统计定轨精度分析

基于卫星通信信号的多站时差测轨是一种重要的新型无源测轨方法,分析其定轨精度对系统 应用具有重要意义。介绍了四站时 差测轨原理与系统组成,提出了基于四站时差测量数据的自校准统计定轨策略,采用计算机 仿真了同步轨道卫星的统计定轨精度。仿真结果表明：当无系统误差时,24 h观测数据统计定轨位置误差约为11 m,预报1周位置误差约100 m;当存在系统 误差时,可用自校准方法同步估计系统误差,系统误差估计精度约为4 m,位置误差约 为120 m,预报1周的位置误差约为200 m。     

地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨

下一代导航系统拟纳入低轨卫星（LEO）作为增强和备份。研究了地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨（POD）理论与方法，基于实测国际地面站（IGS）和低轨卫星星载GNSS数据，通过建立高精度动力学模型和观测模型，根据全球测站和区域测站两种情况进行了导航星与低轨星的联合精密定轨试验。结果表明，联合定轨可同时获得导航星和低轨星厘米级的定轨精度。低轨星作为高动态天基测站，对导航星定轨精度的提升程度可达20%~90%。     

基于扩展Kalman滤波算法实现定轨

在只考虑重力场作用和大气阻力作用的情况下,建立卫星简化动力学模型。研究基于扩展Kalman滤波的星载GPS定轨,根据GPS观测数据结合简化动力学对卫星状态进行最优估计。在J2000坐标系下,使用STK软件模拟的轨道数据进行定轨仿真。结果表明,该算法能够大幅度提高定轨位置和速度的精度。     

容积卡尔曼滤波在空间目标轨道确定中的应用

针对空间监视雷达的近地目标轨道确定问题,提出了基于容积卡尔曼滤波的精密轨道确定方法,与被广泛应用的扩展卡尔曼滤波方法相比,所提方法具有更高的定轨精度.同时,由于容积卡尔曼滤波在理论上具有严格的数学证明,其在处理空间目标复杂运动问题的过程中具有更好的数值稳定性.通过引入递推形式的后验克拉美罗界,分析了不同观测模型对定轨性能的影响.利用仿真数据进一步验证了所提出方法的有效性和分析的正确性.     

基于径向运动信息的单星对星快速无源定轨跟踪方法研究

在单星对星无源定轨跟踪中,传统的测角类定位方法存在精度低、收敛时间过长等问题.根据目标卫星与观测卫星之间存在剧烈相对运动的特点,将径向速度和离心加速度等径向运动信息引入单星对星无源定轨系统.推导利用径向运动信息的定轨原理,导出适当的状态预测方程及其对应的状态转移矩阵,提出一种基于径向运动信息的单星对星无源定轨跟踪方法.仿真实例表明,与测角类定轨方法相比,该方法较具有更高的估计精度,且收敛速度有很大的改善,可以实现快速定轨,另外计算耗时相当.     

GPS确定地球卫星轨道

本文讨论ＧＰＳ用于不同轨道高度卫星定轨中的有关问题和精度，其中对近地卫星（低于２５００ｋｍ）的定轨精度进行了协方差精度分析和估算。     

一种新的单星对星无源定轨方法

在单星对星无源定轨跟踪中,仅测角方法的滤波收敛时间较长且精度不高.在角度观测之外增加角度变化率观测,然后根据卫星运动的动力学和几何学条件,推导准确的状态预测方程及其对应的状态转移矩阵,给出了相应的计算方法.结合EKF滤波算法,提出一种新的基于角度和角度变化率信息的单星对星无源定轨跟踪方法.与仅测角定位法相比,该方法定位性能有很大程度改善,具有更高的估计精度和更快的收敛速度,且两者计算耗时相当.     

星载GPS定轨中精密GPS卫星钟差的改正和应用

低轨道卫星星载GPS精密定轨的最主要的误差源是在SA影响下GPS卫星钟的高频抖动。为了克服这一误差,本文分析了在SA影响下GPS卫星钟差变化的特性,探讨了利用GPS地面跟踪站的观测数据估算GPS卫星钟的可行性,建立了相应的算法和软件系统,并把由地面跟踪站的实测数据估算的GPS卫星钟差应用于星载GPS定轨计算,得到1m的定轨精度。     

Adaptive Compensation Method Using the Prediction Algorithm for the Doppler Frequency Shift in the LEO Mobile Satellite Communication System

In low earth orbit (LEO) satellite communication systems, more severe phase distortion due to Doppler shift is frequently detected in the received signal than in cases of geostationary earth orbit (GEO) satellite systems or terrestrial mobile systems. Therefore, an estimation of Doppler shift would be one of the most important factors to enhance performance of LEO satellite communication system. In this paper, a new adaptive Doppler compensation scheme using location information of a user terminal and satellite, as well as a weighting factor for the reduction of prediction error is proposed. The prediction performance of the proposed scheme is simulated in terms of the prediction accuracy and the cumulative density function of the prediction error, with considering the offset variation range of the initial input parameters in LEO satellite system. The simulation results showed that the proposed adaptive compensation algorithm has the better performance accuracy than Ali's method. From the simulation results, it is concluded the adaptive compensation algorithm is the most applicable method that can be applied to LEO satellite systems of a range of altitude between 1,000 km and 2,000 km for the general error tolerance level, M = 250 Hz.     

EKF容错滤波方法在磁测自主导航中的应用研究

地磁场矢量是卫星的位置函数,利用三轴磁强计的测量信息即可实现近地卫星的自主导航.采用地磁场强度矢量为观测量,当测量值存在野值时,滤波会出现偏差,收敛变慢甚至发散.采用基于残差正交性质的EKF容错滤波方法,实现了野值的即时修正和故障检测,使滤波器具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法有效.     

LEO multi-service routing algorithm based on multi-objective decision making

In low earth orbit(LEO) satellite networks,in view of the unbalanced link resource,it's difficult to meet differentiated quality of service(QoS) requirements and easily lead to reduce the efficiency of the whole network.A routing algorithm based on multi-objective decision making was proposed which defined LEO satellite network transmission service as the delay sensitive,sensitive bandwidth and reliability sensitive three categories.It used the eigenvector method to calculate service weights,and used the consistency ratio to determine whether it can be accepted.Based on the multi-objective decision making theory,it combined with the actual state of satellite network nodes and links and the specific requirements of the business,calculating the path that meets the QoS requirements of the service,so as to realize the LEO satellite network multi objective dynamic routing optimization.Established simulation platform based on the iridium network system simulated network delay,the uncertain characteristics like the residual bandwidth and packet error rate,route planning for the randomly generated three classes of business.The simulation results show that,the algorithm not only satisfies the QoS constrain while balancing the traffic load of the satellite link effectively,but also improves the performance on the throughput.     

Interference considerations in frequency sharing between low earth orbit satellites and the geostationary fixed satellite and terrestrial service

Recently many companies and consortia have considered launching LEO satellites for such projects as remote sensing, transportation and mining operations. When the multiple low Earth orbit (LEO) satellites are transmitting they can interfere with existing terrestrial microwave and satellite earth-stations in the fixed and mobile service. The interference problem is related to the number of proposed LEOs and the altitude and consequently the time to orbit the earth. These systems usually consist of many small satellites, and each satellite stays in the beam of a terrestrial station for up to 72 seconds in each 222 minute orbit. Earth coverage could be obtained by 48 (LEO) satellites 1500 km above the earth in polar orbit, and hence at least one LEO would always be interfering with terrestrial networks. A technical evaluation would then be required to determine the resultant BER (bit error rate) effecting existing terrestrial services. A determination can then be made to support such a LEO system or object via official channels such as the ITU.     

星载GPS辅助低轨卫星运动学定轨方法综述

本文简要介绍了星载GPS低轨卫星定轨的背景、系统组成和主要定轨方法。重点论述了星载GPS低轨卫星运动学定轨的基本原理及方法,指出了各种运动学定轨方法的优点和不足。分析了各种运动学定轨解算的特点,并对星载GPS低轨卫星运动学定轨的发展方向进行了展望。     

单通道盲源分离在低轨星座系统间干扰减缓中的应用

针对低轨星座系统间同频干扰问题,从信号分割角度,提出了基于单通道盲源分离的干扰减缓方法。该方法应用了单通道盲源分离算法,先通过奇异谱分析算法对地球站观测信号进行处理,构造多维轨迹矩阵;再利用快速固定点算法将干扰信号和受扰信号分离。以OneWeb和Starlink系统为例,通过所提方法将OneWeb地球站接收到的OneWeb、Starlink以及噪声的混合信号进行分解,并利用相关系数和均方根误差评估了方法的有效性。结果表明,原始信号与分离信号之间的相关系数都在0.8以上,所提方法能有效提取有用信号,减缓低轨星座系统间干扰。     

基于初状态优化的弹道导弹自由段定轨和预测方法

针对导弹预警系统中弹道导弹自由段观测和落点预报的问题,提出了一种基于弹道初状态优化的新型弹道计算和预测方法。首先,介绍了弹道目标的自由段动力学模型;然后,详细阐述了基于初状态优化,通过弹道位置、速度六维度的二分迭代寻优的新型弹道计算方法和步骤,同时深入分析和研究了弹道目标中的定轨误差、弹道外推预报和落点误差计算方法。数值仿真验证了论文方法的有效性,所得结论对于弹道导弹预警信息处理工作具有一定的指导意义。     

基于小生境遗传算法的雷达组网误差配准

多传感器信息融合须进行误差配准。传统的误差配准技术采用RTQC、最小二乘法或极大似然估计法,将非线性方程进行线性化,而线性化过程会引入误差。给出了一种基于小生境遗传算法的误差配准算法,该方法在采用基于ECEF坐标系的误差配准技术的基础上,克服了将非线性方程线性化带来的误差,并在传统遗传算法的基础上引入小生境技术,提高了遗传算法全局寻优能力、收敛速度以及系统误差估计结果的精度。最后,将该方法与基于ECEF坐标系的最小二乘法及传统遗传算法进行了比较,仿真实验结果验证了算法的有效性。     

Particle filter based automatic frequency control scheme by combining the two-step structure

In this paper a new automatic frequency control (AFC) scheme was proposed,which could be used for the receiver of low earth orbit (LEO) satellite communication system in continuous transmitting scenari...