区域监测网精密定轨与轨道预报精度的分析.pdfVIP

中国科学: 物理学 力学 天文学 2010 年 第40 卷 第6 期: 800 ~ 808 SCIENTIA SINICA Phys, Mech Astron SCIENCE CHINA PRESS 论 文 区域监测网精密定轨与轨道预报精度分析† ①②③ ①* ① 周善石 , 胡小工 , 吴斌 ① 中国科学院上海天文台, 上海 200030; ② 中国科学院研究生院, 北京 100049; ③ 国家卫星导航与定位教育部重点实验室, 武汉 430079 * 联系人, E-mail: hxg@ † 周济林编委推荐 收稿日期: 2010-03-08; 接受日期: 2010-03-15 国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA12Z345)和上海市科学技术委员会(编号: 06DZ22101)资助项目 摘要 我国导航系统采用区域监测网提供轨道预报等导航服务. 由于区域网不能覆盖地球中轨轨道 (Medium Earth Orbit, MEO)卫星全弧段, 并且受卫星相对于监测网几何条件限制, 若采用与全球网相同的定 轨和预报策略, 预报精度难以满足我国导航系统的指标要求. 预报精度决定于定轨获得的初轨和力学模型的 精度. 针对MEO 卫星星座的区域监测网定轨预报问题, 本文提出两步法策略, 即首先解算部分动力学参数和 轨道参数, 然后强约束这部分动力学参数的估值, 重新解算所有动力学参数和轨道, 并利用得到的初轨和动 力学参数进行轨道预报. 利用实测GPS 数据的实验表明, 采用两步法定轨策略可获得对动力学参数的合理解 算结果, 并可提高轨道预报精度, 预报1 天轨道的平均用户距离精度(User Range Error, URE)优于0.6 m. 关键词 区域网, 定轨, 预报, 太阳辐射压, URE PACS: 95.10.Eg, 93.85.Bc, 93.30.Db 1 引言 监测网进行定轨与预报[2]. MEO 卫星数目多, 对导航 用户定位的几何强度因子(GDOP)贡献较大. 然而由 International GNSS Service(IGS)采用全球均匀分 于区域监测网不能覆盖MEO 卫星全部轨道弧段, 采 布的监测站为GPS 提供预报一天精度约为5 cm 的超 快速预报轨道和精度约为 2.5 cm 的事后精密轨道[1]. 用非差方法对单颗 MEO 卫星进行定轨时, 其径向精 度仅约为 3 m[3]. 单颗卫星精密定轨需对星地钟差简 GPS 星座由分布于六个轨道面的超过 24 颗 MEO 化建模[4,5], 而由于简化模型存在误差, 定轨和预报 (Medium Earth Orbit)卫星构成. 相比之下, 我国卫星 导航系统空间部分采用地球静止轨道(Geostationary 的精度难以提高. 仿真分析表明, 需要采用与IGS 类 Earth Orbit, GEO)/倾斜地球同步轨道(Inclined Geo- 似的定轨和预报策略, 即多星组网同时解算轨道和 [6] stationary Earth Orbit, IGSO)/MEO 混合星座设计, 导 每个历元钟差