基于地面跟蹤站觀測技術(shù)的GPS衛(wèi)星定軌研究及程序設(shè)計(jì).pdf

1、衛(wèi)星的在軌跟蹤與定軌是確定衛(wèi)星系統(tǒng)安全性和可用性的核心,因此也成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn),尤其是目前我國正在建設(shè)自己的北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),如何準(zhǔn)確且快速地獲得高精度的軌道更成為當(dāng)前亟待解決的問題。雖然目前GPS等其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密定軌技術(shù)相對比較成熟,但我國的北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于存在星座異質(zhì)性、基準(zhǔn)站數(shù)量少且無法全球分布等多個(gè)因素的影響,目前的定軌精度相對較低,難以滿足高精度實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航的需求。
　　GPS系統(tǒng)

2、作為目前全球應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其軌道精度可以達(dá)到2cm,由于GPS系統(tǒng)的基準(zhǔn)站遍布全球,所以可以利用成熟的GPS系統(tǒng)來研究精密定軌的理論以及分析基準(zhǔn)站的數(shù)量和分布對衛(wèi)星定軌的影響,總結(jié)提出改進(jìn)的定軌方法以及總結(jié)分析基準(zhǔn)站對精密定軌的影響,并以此為基準(zhǔn)拓展到我國北斗二代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精密定軌研究中。本文從衛(wèi)星軌道的基本理論出發(fā),對基準(zhǔn)站的個(gè)數(shù)和分布對衛(wèi)星事后星歷以及實(shí)時(shí)星歷解算的影響做了詳細(xì)分析,并基于相關(guān)的理論研究基礎(chǔ),設(shè)計(jì)

3、編制了軌道積分程序。論文的具體研究工作如下:
　　(1)基于衛(wèi)星定軌理論與研究方法,采用不同個(gè)數(shù)的區(qū)域基準(zhǔn)站對GPS廣播星歷進(jìn)行軌道改進(jìn),得到了20cm-30cm的區(qū)域站定軌結(jié)果;采用不同個(gè)數(shù)的全球基準(zhǔn)站對GPS廣播星歷進(jìn)行軌道改進(jìn),得到了cm級的全球站定軌結(jié)果。
　　(2)分別用區(qū)域基準(zhǔn)站以及全球基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對GPS衛(wèi)星軌道進(jìn)行約束定軌。結(jié)果顯示附加基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)軌道較直接預(yù)報(bào)軌道的精度在大部分時(shí)間有了明顯改善,但是

4、在起始時(shí)間段有較大波動(dòng)。
　　(3)模擬分析中心,以3天為一弧段對GPS快速星歷和超快速星歷進(jìn)行連續(xù)一個(gè)月的解算,得到延遲一天的快速星歷以及近實(shí)時(shí)的超快速星歷,其中超快速星歷每6小時(shí)更新一次,并附加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的約束。結(jié)果顯示快速星歷的精度大致在6.8cm左右,超快速星歷的精度除個(gè)別異常點(diǎn)外保持在20cm以內(nèi)。
　　(4)以7天為一弧段解算GPS事后星歷。結(jié)果顯示徑向精度在3cm左右,要優(yōu)于較短弧段解,但是切向和法向精度較低。

5、
　　(5)基于GPS衛(wèi)星的定軌研究基礎(chǔ),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定軌解算,結(jié)果顯示GEO衛(wèi)星的定軌結(jié)果為128.9cm,IGSO衛(wèi)星的定軌結(jié)果為36.9cm,并且在GEO衛(wèi)星和IGSO衛(wèi)星共同定軌時(shí),GEO衛(wèi)星使IGSO衛(wèi)星的定軌精度降低。
　　(6)基于前文的理論和研究基礎(chǔ),編寫了定軌中的核心部分軌道積分軟件模塊,結(jié)果顯示本文設(shè)計(jì)的軌道積分程序可以較好地完成軌道積分過程,進(jìn)行一天的軌道積分后整個(gè)星座的精度大致在