发布时间 : 星期五 文章星载GPS卫星定轨分析(1)更新完毕开始阅读1732b0a40029bd64783e2ce3
摘要
在卫星导航系统的研究中，轨道的精密确定和预报是卫星导航系统正常运行的基础，轨道精度也是衡量卫星导航系统性能的一个重要指标，而利用导航星座进行低轨卫星精密定轨是目前应用领域最前沿的方向。如何提高低轨卫星的轨道精度是目前卫星导航技术研究的一大重要课题。
本文首先研究了卫星精密定轨的基础理论，包括时间系统和坐标系统，然后阐述了星载GPS低轨卫星定轨的主要方法，接着分别从几何法定轨、动力法定轨以及卡尔曼滤波定轨三个方面进行算例分析，进而对比得出各种方法的优缺点。
关键词：星载GPS，低轨卫星，几何法定轨，动力法定轨，卡尔曼滤波
ABSTRACT
Satellite navigation system is based on precise orbit determination and prediction. The precision of its orbit is an important capacity index for satellite navigation system. To determine the precise orbits of low-orbit satellites is one of the hotspots in satellite geodesy studies nowadays. It is a key problem that how to improve the orbit precision of the low-orbit satellites in satellite navigation technology study.
The thesis first researches the basic theories about precise orbit determination systematically, including time systems and coordinate systems. Then, it investigates the main methods of the low-orbit satellites equipped GPS receivers on board. At last, the author analyze the orbit determination of low-orbit satellites from absolute determining, dynamic method determination and Kalman filtering, and then comparing the advantages and disadvantages of each method.
Key words: on-board GPS, low-orbit satellites, absolute determining, dynamic method determination, Kalman filtering
目录
1绪论 .......................................................................................... 1
1.1 研究的目的与意义 .............................................................................1 1.2 国内外的研究现状 .............................................................................2 1.3 本文研究的主要内容 .........................................................................5
2 时间系统和坐标系统.............................................................. 7
2.1 时间系统 ..............................................................................................7 2.2 时间系统之间的转换 .......................................................................11 2.3 坐标系统 ........................................................................................... 12 2.4 坐标系统之间的转换 ...................................................................... 17
3 星载GPS低轨卫星定轨主要方法 ........................................ 19
3.1 星载GPS低轨卫星几何法定轨 ..................................................... 19 3.2 星载GPS低轨卫星动力学定轨 ..................................................... 23 3.3 星载GPS低轨卫星卡尔曼滤波定轨............................................. 26
4 星载GPS低轨卫星定轨方法的比较分析 ............................ 29
4.1 几何法定轨应用算例分析.............................................................. 29 4.2 动力法定轨应用算例分析.............................................................. 31 4.3 卡尔曼滤波法应用算例分析 ......................................................... 34
5 总结与展望 ........................................................................... 39
5.1本文主要工作.................................................................................... 39 5.2对未来的展望.................................................................................... 40
参考文献 ................................................................................... 42
1绪论
1.1 研究的目的与意义
星载GPS实时定位(定轨)可以为各类中低轨卫星和载人航天器的有效载荷，特别是大型对地观测有效载荷，提供实时的轨道数据，不仅精度高，而且可以大大减轻地面测控网的负担。因此开展该项目研究，既符合国内当前的实际情况，具有较强的现实需求，又符合国际发展的趋势，具有一定的前瞻性。对于改善定位(定轨)精度，提高卫星自主导航能力具有重要的现实意义和应用价值，也为将来的实际应用打下坚实的基础。
目前低轨卫星定轨最佳方案是采用综合定轨的形式。作为综合定轨法的基础，动力学定轨和几何法定轨理论都已有较为成熟的理论，但都需要不断地改进和完善。到目前为止，星载GPS定轨的研究虽然己经取得了一定成果，但还存在一些有待解决的问题，主要表现在以下几个方面。
1.1.1动力模型的问题
动力学定轨方法涉及最多的是动力学方程中摄动力模型的问题，关于如何使用摄动力模型以及如何进一步细化摄动力模型，目前还需要对其进行进一步的研究和完善。 1.1.2数据预处理问题
精密轨道的确定需要高精度的观测数据。尽管目前的GPS观测精度
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