GPS卫星摄动力数值分析.pdfVIP

第32卷第12期 武汉大学学报·信息科学版 V01．32No．12 2007年12月 GeomaticsandIMormationScienceofWuhan University Dec．2007 文章编号：1671—8850(2007)12—1135—04 文献标志码：A GPS卫星摄动力数值分析 孙海燕1程义军h2 (1武汉大学测绘学院，武汉市珞喻路129号，430079) (2 75719部队，武汉市东湖东路15号，430074) 摘要：先由IGS精密星历计算出GPS卫星的总加速度，此加速度可以作为卫星在空中飞行时所受全部力作 用的结果}利用现有的力摸型计算了邦分撮动力对卫星产生的加速度，对逮两种方法所得加速度进行了比较。 结果表明，现有的力学模型与卫星运动中所受的实阵作用力之间仍有不可忽视的差距。 关键铡：GPS；IGS精密星所‘轨道撮动 中图法分类号：P228．41 分析GPS卫星在绕地球运动过程中的受力 情况是GPS卫星精密定轨的重要基础。在定轨 1 由精密星历计算卫星加速度 中，除地球中心引力外，主要考虑的摄动力包括地 球非球形引力、地球潮汐摄动力、日月引力及太阳 IGS提供的精密星历是卫星在地心地固系下 光压摄动力。大量文献对卫星的摄动力进行了专 的三维坐标(X，y，Z)。为了描述方便，卫星运动 门研究o…。文献Is]总结了各种作用力引起的方程一般在地心惯性系下给出。设地心地固系到 GPS卫星加速度的大小。文献[7]根据各种摄动地心惯性系的旋转矩阵为Ⅵ一(t)，则卫星在地心 力模型用数值方法模拟计算了各摄动力产生的加 速度大小。实际上，卫星所受作用力十分复杂，许 多因素无法用模型来表示，所以当前所作的理论 由地心惯性系下卫星星历计算卫星加速度可 分析与数值模拟分折都只是实际情况的一种近 先选择(n+1)个历元的卫星坐标为一组进行多项 似。 式插值，然后对插值多项式进行二次微分。得到加 速度的计算函数。将该组的中间历元的时刻代人 IGS精密星历提供的GPS卫星位置精度一 般小于5cm，在本文的讨论中，其误差可以忽略 加速度函数，即可得到该时刻卫星运动的加速度。 不计，即将此数值视为卫星在地心地固坐标系中 同理可得其他时刻的加速度。本文采用最基本的 的真实位置。经坐标转换可得卫星在地心惯性系 插值多项式D]： 中的坐标，再利用17阶插值多项式并经数值微 ，一P。(￡)，St．P。(￡，)=M(1) 分，可以很高的精度得到卫星在地心惯性系中的 其中，(￡，。y。)(i一0，1，2，…，”)为插值节点；P，(f) 速度与加速度o]。由于IGS星历精度很高，所得为n次插值多项式，且 的加速度可视为卫星运动的真实加速度，也是卫 P。(f)=∞+mt+a2t2+…+口。t“(2) 星在运动过程中所受全部力作用的结果。 式中，m(滓0，1，2，…，”)为待定系数。 同时，利用各种力模型可以计算出卫星运动 根据式(1)中的约束条件，有： 过程中所受的中心加速度及各种摄动加速度，并 1 to …站 将这些加速度与由IGS星历得到的加速度进行 1 t1 … 圬 (3)