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。     

系统差及南纬站对GEO多站测距定轨精度的影响分析

在基于多站测距的GEO卫星定轨中,为了提高卫星的定轨精度,通过仿真分析了测距系统差对定轨精度的影响。阐述了GEO卫星多站测距定轨的原理,分析了系统差的误差源及其修正精度,分析表明系统差综合修正误差在2 m左右;定轨仿真分析了系统差及南纬站对GEO卫星定轨精度的影响。实验结果表明,系统差主要影响GEO卫星切向和外法向定轨精度,南纬站的加入对改善外法向定轨精度作用显著。     

空间碎片精密测角和测距仿真数据定轨性能分析

目前空间碎片精密跟踪数据可以通过光学测角和激光测距两种手段获取。文中旨在通过大量的仿真实验来分析上述两种手段获取的数据对碎片定轨及预报性能的影响,以期根据各自的特点更好地利用稀缺的数据资源。首先利用了2015年1月Starlette和Larets卫星CPF精密预报轨道作为参考轨道,仿真生成基于国内区域内4个观测站精度1的测角数据和精度1 m的测距数据,然后,利用仿真数据生成单站和双站算例并进行定轨,得到完整弧段及部分弧段的测角、测距数据定轨预报结果。结果表明:在上述观测数据精度基础上,测角数据较测距数据在定轨中的表现更加稳定,将完整通过弧段缩短至90 s时,约75%的角度定轨算例的短期(1~2天)预报轨道仍能够满足20精度要求。实验结果同时表明:单站、双站定轨预报误差分布相似。     

基于双星定位系统的近地卫星联合定轨建模及精度分析

通过对基于双星定位系统的近地卫星联合定轨测量模式的分析,建立了基于距离和观测数据的联合定轨模型,构建了一种有效的系统误差参数估计方法,设计了一种基于数值融合法的联合定轨算法.仿真计算结果表明,联合定轨方式可以较好地抑制静地卫星星历误差对近地卫星定轨精度的影响,两天观测数据下近地卫星定轨精度可以达到11.26米,验证了本文所提出的系统误差估计方法及数值融合实现算法的有效性.     

一种提高导弹落点预报精度方法的研究

在对弹道导弹目标的预警中,如何使用相控阵雷达观测数据对目标进行实时定轨及轨道改进,并提高导弹落点预报精度成为弹道导弹预警研究的重要内容。文中针对这一问题进行了研究和实验仿真,通过将实时定轨和改进方法应用到弹道导弹预报中能够有效地提高导弹落点预报精度,较好地解决解决导弹落点预报问题。     

基于星间测距的卫星自主定轨研究与仿真

提出了一种利用星间距离信息和扩展卡尔曼滤波算法确定卫星的位置和速度的方法。利用STK软件建立GPS星座,将1颗目标卫星与3颗参考卫星之间的距离引入一定的误差作为星间观测值,利用扩展卡尔曼滤波算法实现卫星的自主定轨。并对算法进行了改进,利用几何准确度因子GDOP值控制参考卫星的选择,消除了误差峰值。运算结果表明改进后的算法有很好的收敛性,提高了定轨准确度。     

卫星导航模拟器星座轨道外推方法研究

针对卫星导航长时间模拟测试中的星座轨道与实际卫星偏差逐渐变大的问题,分析并评估了已有的几种关于星座轨道外推的算法,研究了影响轨道外推的几个要素,提出了基于高精度积分器的星座轨道外推方法并进行了仿真分析。基于北斗多轨道混合星座模拟器的需要,给出了适用于混合星座的轨道外推设计,通过仿真确立了针对混合星座轨道的积分方法,开展了外推验证并与成熟商业星座仿真软件进行了对比分析。结果表明,在保证长时间连续仿真的前提下实现了针对卫星导航模拟器的高精度混合星座轨道外推,精度与STK软件仿真结果相当。     

基于UKF的星载GNSS地球静止卫星定轨算法

针对星载GNSS接收机的采样间隔较长以及EKF处理非线性问题会引入线性化误差的问题,提出了利用UKF进行GEO星定轨计算的方法。依照GEO轨道动力学特性建立了状态模型,并对星载接收机进行了可见性分析,将UKF算法应用于接收机输出信息的处理。仿真结果表明该算法比EKF更适用于定轨计算,尤其当因采样间隔较长而使得系统非线性较强时,仍可保证定轨结果拥有较高的精度。     

提高航天测量船定轨精度的途径

在“神舟”任务中,航天测量船的定轨精度直接影响着整个地面测控系统的完成质量。 在分析研究测量船误差源对近地近圆轨道确定影响的基础上,提出了提高海上定轨精度急需 解决的问题及研究方向,建立了测速数据的船姿船速修正模型,设计了自适应信息检测 算法,实现了测量船复杂误差的精确仿真并基于次序统计量研究了初轨根数的选优问题。这 些技术的应用使初轨计算半长轴外符合精度提高了3倍,为提高测量船定轨精度发挥了重 要作用。     

空间碎片半解析法轨道预报精度性能分析

针对数以万计的空间碎片,进行快速、精确的轨道确定与预报,以提供可靠的空间碰撞预警是当前空间态势感知的一个重要研究方向。半解析卫星/空间碎片轨道积分,可以克服轨道积分中数值法耗时、解析法低精度的不足。讨论了已初步研发成功的利用多尺度摄动原理的半解析轨道积分器及其在空间碎片轨道预报中的精度性能,并以精密数值积分结果作为真轨道评估半解析轨道积分器的精度。大量数据处理结果表明:面质比0.01、轨道高度300 km的碎片,预报1天,耗时不足60 ms,精度2 km左右,且随高度增加,预报精度更高,当高度超过1 000 km时,1天的预报精度仅为50 m左右,满足许多精密空间应用的要求。     

探月卫星同波束干涉测量技术应用研究

探月工程嫦娥4号中继星任务同时搭载月球轨道微卫星,受地面测控资源分配限制,微卫星的轨道测量由地基S/X频段统一测控(TT&C)系统天线(USB)保障。该文通过分析地月转移轨道段中继星、微卫星相对于跟踪测站的几何构型,依托深空干涉测量系统设计实现对微卫星、中继星的同波束干涉测量(SBI)跟踪;发挥中继星测控资源丰富、轨道精度高的优势,获取了微卫星优于1 ns的测角观测量;并应用于微卫星短弧定轨,统计分析表明定轨精度由2 km提升至优于1 km、预报精度由6 km提升至2 km,为微卫星轨道机动后的快速高精度轨道确定与预报提供了有力支撑。     

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。     

卫星星座的演化

本文详细讨论了各种摄动因素的特征以及对MEO的影响，并在文献1的基础上进一步分析了日月引力摄动对星座几何结构演化的影响。由于日月引力摄动的存在，它将导致卫星轨道倾角的变化，从而改变星座中轨道平面的相对位置，引起星座的性能变化。     

一种区域性覆盖星座设计与仿真方法

主要研究了对地面目标进行连续覆盖的星座设计问题。首先分析了星座最小仰角与星下点轨迹、轨道高度的关系,然后推导了对覆盖性能有重要影响的星间覆盖间隔时间和轨道面覆盖间隔时间的计算公式,提出理论算法与STK仿真相结合优化星座设计的方法,给出适合于中国的非静止轨道星座方案。仿真结果表明,该星座能对中国实施24h不间断覆盖通信。     

Expected orbit determination performance for the TOPEX/Poseidonmission

The research that has been conducted in the Space Geodesy Branch at NASA/Goddard Space Flight Center in preparation for meeting the 13-cm radial orbit accuracy requirement for the TOPEX/Poseidon (T/P) mission is described. New developments in modeling the Earth's gravitational field and modeling the complex nonconservative forces acting on T/P are highlighted. The T/P error budget is reviewed, and a prelaunch assessment of the predicted orbit determination accuracies is summarized     

混合星座卫星导航系统定位精度分析方法

随着卫星导航技术的发展,无人机等运动载体上的卫星导航设备一般可以接收多个星座的卫星导航信号。在进行多星座卫星导航混合定位处理时,需要评估混合星座卫星导航系统的定位精度指标。卫星导航的定位精度与等效测距误差、空间几何分布等因素有关,不同星座的接收机使用的时钟不同,也会引入相应的误差影响。本文根据卫星导航定位原理,分析了混合星座卫星导航系统的定位误差方差,推导了混合星座定位的精度评估方法。最后,本文还分析了在混合星座定位时,引入测距精度较差的星座系统后,对整个导航系统性能的影响。实验结果表明, 本文分析的混合星座定位精度评估方法与实验结果相符合,为评估多星座导航系统信息融合后的定位性能提供了指导参考。