低轨卫星定轨综述
联合定轨技术发展综述及其在基于双星定位系统的近地卫星精密定轨中的应用

一
基于天基测控的联合定轨技术是随着天地基综合信息网的建立和精密轨道确定技术的发展而产生的 种 新 的定 轨技术 。它通过 天地基 的联 合测 量 、 合定 轨模 型 的综 合 构建 和联合 定轨 策 略 的融 合应 用 , 联 实
现多种观测体制 以及多种定轨策略的融合与联合 , 从而获得尽可能精确 的航天器轨道。本文对联合定轨 概念 的产生与发展 、 联合定轨理论与方法的研究现状进行了综述 , 提出了基于观测数据层 、 模型结构层、 策 略融合层的联合定轨分层次研究方法 , 并以基于双星定位系统的近地卫星联合定轨为例 , 重点讨论 了基于
b e r ia o P D)bsdo eD u l s r oioigS s m. idt m nt n( O t e i a nt obe t s i n yt e h —a P tn e
Ke r s S a e b e T y wo d p c . a d T &C;C mb n d O b tD tr n t n;Hirr h c l Sr cu e Mo e s o ie r i e emi ai o ea c ia t t r d l u
( eat n fM te ai n ytm Sine N tnlU iesyo e neT c nl y C agh , n nPoic 10 3 D pr t a m tsadSs c c , ai a nvri fD f s ehoo 。 hnsa Hua rvne4 07 ) me o h c e e o t e g
术的分层 次研 究方法 , 并以基 于双 星定位 系统 的近地卫 星精 密定轨为例 , 点讨来自 了基于模 型结构层 的联合定 重
轨 建模方 法及 实现算法。
星载GPS辅助低轨卫星运动学定轨方法综述

述 了星载 G P S低轨卫星运动学定轨的基本原理及方法,指 出了 各种运动学定轨方法的优点和不
足。 分析 了各种运动学定轨解算的特点, 并对星载 G P S 低轨卫星运动学定轨的发展方向进行 了展
望。
关键 词 :GP S ;低轨 卫 星 ( L E O) ;运 动 学定轨 ;三 差
中图分类 号 :P 2 2 8 . 4 文献标识 码 :A 文 章编号 : 1 6 7 4 — 7 9 7 6 一 ( 2 0 1 3 ) 0 2 . 0 9 8 . 0 5
以解算 出 L E O 的瞬 间三维位 置 ,也可和 全球 分布
度。星载 G P S 定轨技术 已在卫星遥感、地质勘探、 海洋测高和卫星重力测量等类的 L E O 的精度定轨
中 已得 到 了成功 的应用 。
的地 面 GP S跟踪 网收集 的观测数据 进行 差分 定位 , 求出 L E O 的位置 ,这两 种形 式求 出的均 是 L E O 一 系 列离散 位置 ,需 要通过 滤波 或者其 他形 式进行 平
l星载 G P S系统组成及定轨方法
信息 ,能为 L E O 提供 精确 、连续 和完整 的跟 踪 。 利用 星载 G P S进行 低轨 卫星轨 道确 定 , 其 精度 可达 厘 米 级 , 大 大 高于 传 统 的动 力 法 定 轨 几十 米 的精
卫星上 装载 高动态 的 GP S接收 机 ,利 用星 载 GP S 接 收机 接收 到 的数 据作 为观测 量 ,利用 该观测 量可
滑 ,并形 成完 整 的轨 道 ;另外 ,可利 用低 轨卫 星 的 G P S观 测量 直接和 L E O 的动 力学模 型进 行结 合 , 确定 L E O 的轨 道 。 星载 G P S 低轨 卫 星定轨 系统 主要 由四部分 组
实时精密单点定位研究综述

实时精密单点定位研究综述摘要:GPS精密单点定位(PPP)是一种利用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差以及双频载波相位观测值,并采用非差模型进行高精度单点定位的方法。
实时精密单点定位技术(RT-PPP)已成为当前GNSS领域的研究热点,也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。
本文对其从研究背景、国内外研究现状,以及发展前景等方面进行了综述。
关键词:GPS;实时精密单点定位;研究背景;发展现状;前景1 研究背景全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国从上世纪70年代开始研制,于1994年全面建成的新一代卫星导航定位系统。
目前,GPS以全天候、高精度、自动亿、高效益等显著特点,诸多领域得到了广泛应用。
GPS的出现,给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。
传统的GPS单点定位是指利用单台接收机的测码伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位,因其较低的定位精度已不能满足精密导航、大地测量、变形监测、精密工程测量等的要求。
为了提高精度,出现了GPS相对定位,它是用两台以上接收机同步观测相同的GPS卫星,以确定基线端点的相对位置或基线向量。
GPS相对定位通过组成差分观测值来消除接收机钟差、卫星钟差等公共钟差以及减弱对流层延迟、电流层延迟等相关性的影响,因此,它是目前GPS定位中精度最好的一种方法。
PPP技术作为一种最近十几年发展起来的一项GPS定位新技术,在低轨卫星精密定轨、高精度坐标框架维持、区域或全球性科学考察、航空动态测量和海洋测绘等方面具有不可估量的应用前景,目前己经成为GPS导航和定位界的研究热点。
经过近十几年国内外学者的研究,精密单点定位的事后处理算法及应用已经比较成熟。
与相对定位中的实时定位技术RTK相对应,在实时GPS卫星轨道和钟差产品的支持下,精密单点定位的数据处理可以在实时情况下进行,得到实时定位结果,称之为实时PPP技术。
实时PPP定位技术与目前已有两种GPS实时定位服务系统(基于单基准站RTK技术系统和基于多基准站的CORS系统)相比具有以下显著优点:1.系统服务覆盖区域大;2.总投资和运营成本低。
卡尔曼滤波在低轨卫星精密定轨中的应用

GPS 接 收机与地面 基准站之间 的 双 差 相 位 观
测值 (Rim,1992)。由 美国喷气动 力实验室 JPL 研制的定轨软件 GIPSY- OASIS II 使用的则是 分批序 贯平方根滤 波方法 , 它 处 理 的 是 GPS 双频伪距和双频 相位非差 观测值 , 并将 星载
GPS 接 收 机 钟 差 当 作 白 噪 声 参 数 进 行 估 计 (Lichten,1990; Webb,1995,Davis,1996)。而国内
在星载 GPS 低轨卫星定轨中 , 由于低轨
=Φ
−
X X
−
−
计特性都是已知方差的零均值分布。
−
=Φ
−
P−
− Φ
−
+Q −
X =X
−
X + K (Z − H X
−
−
)
卫星受地球引 力、 大气阻力 等影响很 大 , 再加 上其运动的高动 态性 , 运动比 较复杂 , 动态 建 模非常复杂 , 因而很难准确给出其动态噪声的
【 3】
初始状态的统计特性 , 令 X = 0, P = α I X
Á Á
其中 ! 为很大的正数 , 在此情况下 , 滤波器不
能保证是无偏的。由于 PÁ ≠ D Á (0) , 所以实际的 估计均方误差也不一定是最小的。事实上 , 如 果系统是一致完全随机可控和一致完全 随 机
可观测的 , 则卡尔曼滤波一定是一致渐进稳定 的 , 随着滤波步数的增加 , 盲目选取的滤波初 值
【 6】
cov(Uk_1,Uk) ……的线性组合。相关文献 给出
了预报误差方差阵右边三项之和。
2.3 模型的非线性问题
卫星的状态方程一般是非线性的 , 而且十
最低轨道、同步轨道、在天体表面上、高 轨道与低轨道、变轨

最低轨道、同步轨道、在天体表面上、高轨道
与低轨道、变轨
这些术语通常用于描述天体周围的轨道和航天器的运动状态。
让我来解释一下:
1. 最低轨道(Low Earth Orbit, LEO):指距离地球表面最近的轨道,通常位于地球表面至约2000公里高度之间。
这种轨道通常用于卫星任务、空间站等低地球轨道任务。
2. 同步轨道(Geostationary Orbit, GEO):是一种与地球自转同步的轨道,使得航天器在地球表面上的特定点上保持相对固定位置。
这种轨道通常位于地球赤道平面上,高度约为35,786公里。
3. 在天体表面上:指航天器或其他物体位于天体的表面上,例如卫星位于地球表面,或者登陆器位于月球表面。
4. 高轨道与低轨道:高轨道和低轨道是相对概念,它们用于描述不同高度的轨道。
一般来说,低轨道位于较低的高度,高轨道位于较高的高度。
具体来说,低轨道可能指LEO,而高轨道可能指GEO 或更高的轨道。
5. 变轨:变轨是指航天器改变其轨道的过程。
这可以通过推进剂的喷射来实现,例如火箭引擎的点火或航天器的推进系统。
变轨可以用于调整轨道高度、轨道形状,或者改变航天器的轨道方向和速度。
这些术语常用于航天领域,用于描述航天器的轨道和运动状态,以及与天体的相对位置。
对于航天任务和航天器设计,了解这些概念是非常重要的。
低轨卫星导航技术创新与应用研究

低轨卫星导航技术创新与应用研究在当今科技飞速发展的时代,卫星导航技术已成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常出行的导航应用到精准农业、航空航天等重要领域,卫星导航都发挥着关键作用。
而在众多卫星导航技术中,低轨卫星导航技术作为一项具有创新意义和广阔应用前景的技术,正逐渐引起人们的关注。
低轨卫星导航系统与传统的中高轨卫星导航系统相比,具有一些独特的优势。
首先,低轨卫星距离地面更近,信号强度更强,能够更好地穿透建筑物和障碍物,从而在城市峡谷等复杂环境中提供更稳定、更精确的定位服务。
其次,低轨卫星的运行速度更快,使得卫星信号的多普勒频移更大,这有助于提高定位的速度和精度。
此外,低轨卫星星座可以提供更多的观测角度和更频繁的更新,进一步增强了系统的可靠性和可用性。
在技术创新方面,低轨卫星导航面临着一系列的挑战和机遇。
信号处理技术是其中的关键之一。
由于低轨卫星的运动速度快,信号的多普勒频移较大,这就需要更先进的信号捕获和跟踪算法,以确保准确地获取和处理卫星信号。
同时,多系统融合技术也是一个重要的研究方向。
将低轨卫星导航与中高轨卫星导航系统、地面增强系统等进行融合,可以充分发挥各自的优势,提供更完善的导航服务。
在星座设计方面,如何优化卫星的轨道分布和数量,以实现全球覆盖和最优的定位性能,是一个需要深入研究的问题。
此外,为了提高系统的抗干扰能力和安全性,加密技术和抗干扰技术也在不断地发展和创新。
低轨卫星导航技术的应用领域十分广泛。
在智能交通领域,它可以为自动驾驶汽车提供更精确的定位和导航,提高交通安全和效率。
在物流配送中,能够实时跟踪货物的位置,优化运输路线,降低成本。
对于应急救援来说,低轨卫星导航能够在没有地面通信网络覆盖的地区,为救援人员提供准确的位置信息,争取宝贵的救援时间。
在农业方面,低轨卫星导航可以实现精准播种、施肥和灌溉,提高农业生产效率,减少资源浪费。
在航空领域,它为飞机的起降和航线规划提供更精确的引导,增强飞行安全性。
低轨卫星测控技术分析之一:Globalstar卫星轨道现状和控制历程

低轨卫星测控技术分析之一:Globalstar卫星轨道现状和控制历程Globalstar低轨移动卫星通信系统提供了全球无缝话音、信息和IoT服务,虽然该系统服役超过了20年,但在低轨移动卫星系统中,仍然一枝独秀,过去5年公司收入连续以7%速率增长,IoT业务年增长率更是超过14%。
Globalstar初始设计工作卫星数量48颗、分布在8个轨道面。
但从2013年2月6日最后一次发射到现在,只有35个卫星处于工作状态,没有公开资料能看出它现在的运行情况和服务能力。
我们对它的轨道现状和覆盖能力情况进行了分析,并通过真实数据分析了它的星座保持策略和实际控制效果。
结果表明Globalstar 系统现有的35个工作卫星基本均匀对地覆盖,尽管离设计的48颗有差距,但仍然可以为高纬度地面用户提供仰角大于10°、平均通话时间大于14m的全球无缝覆盖。
一、基本情况Globalstar从1998年02月14日一箭4星发射以来,共发射16次,将两代共84颗Globalstar卫星送入轨道,一代卫星和二代卫星的外形如图1所示,卫星采用弯管式转发器设计,馈线链路使用C频段、用户链路使用L和S频段。
截止2021年4月25日,有34个卫星处于工作状态、1个处于半工作状态,具体情况如下:(1)一代卫星1998年02月14~2007年10月20日,共发射12次、60颗一代卫星,每颗星重450公斤,设计寿命7.5年;(2)二代卫星2010年10月19日~2013年2月6日最后一次发射,共发射4次、24颗二代卫星,卫星重700公斤,设计寿命15年。
(a)一代 (b) 二代图1 Globalstar卫星外形二、轨道现状截止2021年4月,这35个卫星分布在8个轨道面,图2是它们在空间的分布情况,图3(a)是星下点分布图,可以看出35颗卫星分布比较均匀,图3(b)是它们天线对地覆盖情况,可以看出除了南北极外,基本覆盖全球。
图2 2021年4月35颗卫星空间分布(a) 实时星下 (b) 天线覆盖图3 2021年4月25日35颗卫星分布三、覆盖能力地面用户可见卫星的仰角越高,通信质量越好,但也意味着需要更多的卫星。
低轨卫星通信系统的使用方法

低轨卫星通信系统的使用方法低轨卫星通信系统是一种基于低轨道卫星的通信技术,通过使用低轨道卫星作为传输媒介,提供全球范围内的高质量通信服务。
本文将介绍低轨卫星通信系统的基本原理和使用方法。
一、低轨卫星通信系统的基本原理低轨卫星通信系统的基本原理是通过一组低轨道卫星实现全球通信覆盖。
这些卫星通常处于距离地球几百公里到几千公里的低轨道,相比于传统的地球同步卫星而言,低轨卫星可以提供更低的时延和更高的通信质量。
低轨卫星通信系统由卫星、地面站和用户终端组成。
卫星作为中继器,在轨道上绕地球运行,接收来自地面站的信号,并将其转发给目标用户终端。
地面站负责与卫星之间的通信,将用户终端发送的信号转发给卫星,并将卫星转发的信号发送给用户终端。
二、低轨卫星通信系统的使用方法1. 用户终端的安装和设置为了使用低轨卫星通信系统,用户需要安装和设置相应的用户终端设备。
用户终端可以是手机、电脑或专用的通信设备。
用户应按照设备说明书进行正确的安装和设置,确保设备与卫星通信系统正常连接。
2. 通信信号的接收和发送一旦用户终端设置完成,用户就可以开始使用低轨卫星通信系统进行通信了。
用户终端将发送的通信信号通过卫星接收器发送给卫星。
卫星接收到信号后,会通过地面站进行转发,并将接收到的信号发送给目标用户终端。
接收到的通信信号会在用户终端上显示出来,用户可以进行相应的回复和交流。
3. 避免信号干扰和阻塞在使用低轨卫星通信系统时,用户应注意避免信号干扰和阻塞。
尽量选择开阔的地理位置,避免高楼大厦等遮挡物阻挡信号。
同时,不要在干扰源附近使用通信设备,例如无线电发射台、强电磁场区域等。
4. 电池续航和能源管理由于低轨卫星通信系统通常需要使用用户终端设备进行通信,用户需要注意设备的电池续航和能源管理。
在使用通信设备时,尽量减少耗电量大的操作,并注意设备的电量,以保证通信的连续性。
5. 选择合适的通信服务提供商在使用低轨卫星通信系统时,用户可以选择合适的通信服务提供商。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
低轨卫星定轨综述摘要:本文首先介绍了卫星轨道的分类标准,随后简述了星载GPS低轨卫星定位系统的体系结构以及星载GPS定轨研究进展。
最后重点分析了星载GPS低轨卫星的几种定轨方法关键词:低轨卫星定轨GPS接收机几何法运动法约化动力法卫星运行轨道的分类标准人造卫星的运行轨道按形状分类可以分为椭圆轨道和圆轨道:椭圆轨道:偏心率不等于0的卫星轨道,卫星在轨道上做非匀速运动,适合高纬度地区通信。
圆轨道:具有相对恒定的运动速度,可以提供较均匀的覆盖特性,适合均匀覆盖的卫星系统按倾角(卫星轨道平面与赤道平面的夹角,称为卫星轨道平面的倾角)赤道轨道。
i=0︒,轨道面与赤道面重合;静止通信卫星就位于此轨道平面内。
极地轨道。
i=90︒,轨道面穿过地球南北极。
倾斜轨道。
轨道面倾斜于赤道。
根据卫星运动方向和地球自转方向的差别分为顺行倾斜轨道,0︒< i<90︒逆行倾斜轨道,90︒< i<180︒图1按高度分类根据卫星运行轨道距离地面的高度h,可分为低轨道(LEO):500<h<2000km中轨道(MEO):8000km<h<20000km静止/同步轨道(GEO):h=35786km。
高轨道(HEO):h>20000km,椭圆轨道,远地点可达40000km地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。
但其中有一种十分特殊的轨道,叫地球静止轨道。
这种轨道的倾角为零,在地球赤道上空35786千米。
地面上的人看来,在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。
一般通信卫星,广播卫星,气象卫星选用这种轨道比较有利。
地球同步轨道有无数条,而地球静止轨道只有一条。
太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的,方向与地球公转方向相同,旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360度/年)的轨道,它距地球的高度不超过6000千米。
在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。
气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道。
极地轨道是倾角为90度的轨道,在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空,可以俯视整个地球表面。
气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。
星载GPS定轨研究进展最早进行星载GPS 低轨卫星定轨研究的是Lockheed Missiles 和Space Division 组织[1]。
而真正将GPS 用于卫星定轨的是美国于1982 年发射的地球资源卫星LANDSAT-4[2]。
在T/P 卫星之前,如LANDSAT-4、LANDSAT-5 及远紫外探测器(Extreme Ultraviolet Explorer)所搭载的星载GPS 接收机都是单频接收机,受电离层的影响较大,而且这些卫星的高度都在500 到700 km,受重力场模型误差的影响也比较大,因此,这些卫星的定轨精度都比较低[3]。
高精度的星载GPS 定轨能力在后来的T/P 卫星得以证明[4],T/P 卫星是1992 年美国航空航天局NASA和法国国家空间研究中心CNES(Centre National d'Etudes Spatiales)联合发射的海洋测高卫星,其轨道高度为1336 km,不仅搭载了双频星载GPS 接收机,而且还装载了激光反射器及DORIS 系统。
其预期径向精度为13cm,而采用星载GPS 得到的径向定轨精度优于3cm,其精度已相当于或优于采用SLR+DORIS 的定轨精度。
受到T/P 卫星星载GPS 定轨精度的鼓舞,在此之后的几十个低轨卫星/航天器,如美国1993 年发射的RADCAL 卫星,英国1993 年发射的UTOSAT 微型卫星以及日本1994年发射的OREX 轨道重返试验飞行器,都装载了星载GPS 接收机,此外,还有德国的CHAMP(Challenging Mini-Satellite Payload),阿根廷的SAC-C,美德合作的Microlab,丹麦的Orsted,南非的SUNSAT,法美的JANSON-1,美德合作的GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment),欧空局的GOCE 和台湾的COSMIC 等卫星上,也都装载了GPS 接收机。
星载GPS低轨卫星定位系统的组成星载GPS低轨卫星定轨的原理是在低轨卫星上装载高动态GPS接收机,利用星载GPS接收机观测到的数据直接解算低轨卫星的瞬时三维位置,或和地面GPS跟踪网观测到的数据进行差分,或和低轨卫星的动力学模型结合,可得到米级、分米级甚至厘米级的实时或近实时的定轨结果(季善标等,2000)。
星载GPS低轨卫星定轨系统的组成都包括GPS空间星座部分、地面GPS跟踪网、低轨卫星星载GPS系统和地面数据处理中心四个部分(Bertiger et al,1994,季善标等,2000)。
星载GPS精密定轨系统POD(Precise Orbit Determination)要求低轨卫星上星载GPS接收机和地面GPS跟踪网中的GPS接收机能连续跟踪所有可视GPS卫星,然后这些GPS观测值都被传输到地面监控和处理中心,一起被用来估计低轨卫星轨道、GPS卫星轨道、接收机和GPS卫星钟差、相位中心偏差及其它一些参数,星载GPS定轨系统构成示意图如图2:(l)GPS空间星座部分GPS空间星座部分由24颗等间隔分布在6个轨道面上、轨道倾角为55度、周期约为12小时、高度大约为20000km的GPS卫星组成,其型号已由Block l、Block11和Block 11A发展到Block IIR。
其中Block l、Block 11和Block 11A型号卫星共有40颗,由罗克韦尔公司制造,而20颗Block IIR卫星则由洛克希德马丁公司制造。
由于有的GPS卫星的服务年限大大超过设计服务年限,所以现在天上通常有多于24颗的GPS卫星在运转。
GPS空间星载部分的上述配置,保障了地球上及低轨卫星上的任何时间、任何位置均至少可以同时观测到4颗卫星(周忠漠等,1995)。
图2(2)地面GPS跟踪网地面GPS跟踪网有两方面的功能:一方面,利用全球分布的GPS跟踪网或区域GPS跟踪网跟踪到的观测资料精确确定GPS卫星的轨道和GPS卫星钟差[4];另一方面,可以把星载GPS观测数据和地面GPS跟踪网中的观测值进行差分计算,以消除卫星星历误差及GPS卫星钟差等误差,提高定轨精度。
对地面GPS 跟踪网的要求是:l)为了达到好于米级的星载GPS卫星定轨精度,地面GPS跟踪网至少应有9个点位精度好于1~2cm的全球分布的GPS基准站组成;2)每个基准站应配备6通道以上的双频GPS接收机及向计算中心发送数据的传输设备。
地面GPS跟踪网可全部或部分的利用IGS基准站。
在采用差分GPS方法进行星载GPS低轨卫星定轨时,为了确保地面差分站与星载GPS接收机有足够的共视卫星,可在特定区域增设一些位置精确己知的地面差分站,以确保低轨卫星在经过该区域上空时的定轨精度[5]。
(3)星载GPS系统星载GPS系统由低轨卫星星载高动态GPS接收机及向地面发送数据的通讯设备组成,能够连续接收GPS伪距和载波相位,并具备把观测数据传输到地面计算中心的能力。
星载GPS系统必须具备以下条件:l)由于低轨卫星飞行姿态的不稳定性及高动态定位的需要,星载GPS接收机必须至少能同时接收6颗GPS 卫星信号并保证有足够的信号电平。
接收机天线应能半球覆盖,以保证180的视角,天线的安置位置应尽可能减少来自卫星本身的反射波引起的多路径效应的影响;2)由于低轨卫星的高速运行特性,星载GPS接收机应具有多普勒频移补偿良好的载波跟踪环路,以确保在高动态环境下对GPS卫星信号的捕捉及跟踪[6];3)最好具有双频P码和载波相位观测数据的每秒一次乃至几十次的密集数据采集能力;4)星载计算设备具有足够的数据记录容量及预处理功能,能定期的将数据传至地面计算中心。
(4)地面数据处理中心地面数据处理中心负责数据的收集与处理,它的主要职能是:1)收集GPS跟踪网及星载GPS定轨系统的观测数据,对数据进行预处理、分析、改正和削弱各种误差的影响;2)利用地面跟踪网的GPS观测数据求得GPS卫星的精密轨道及精密卫星钟差;3)在SA/AS政策实施时,采用差分方法以消除GPS卫星钟差的影响,或用地面GPS跟踪网的数据求出GPS卫星接收机钟差;4)利用星载GPS 系统的观测数据,进行低轨卫星的事后精密定轨;5)在GPS卫星信号失锁时,采用与地面SLR等跟踪网的观测数据的联合定轨方法,以保证高精度定轨的连续性。
星载GPS低轨卫星定轨的基本方法星载GPS低轨卫星定轨有多种方案,用户可以根据不同的需要采用不同的定轨方案。
依据不同的分类标准,星载GPS低轨卫星定轨方法可作如下划分:根据获取定轨结果的时间,星载GPS定轨方法可分为实时定轨和非实时定轨两种。
实时定轨指根据星载GPS接收机观测到的数据,实时地解算出观测历元低轨卫星的三维位置的定轨方法。
这种方法一般是基于伪距的绝对单点定位,其优点是可以实时获得定轨结果,无须储存观测数据,因而相对简单;缺点就是精度较低,且地面与低轨卫星的实时数据通讯较困难。
非实时定轨又称事后处理精密定轨,它是对星载GPS接收机接收到的数据进行事后处理以获得低轨卫星的精密轨道的定轨方法。
其突出优点是可以对观测数据进行详细分析处理,易于发现和剔除数据中的粗差,可以采用精密星历,并可以和其它定轨方法相结合,因而定轨精度较高,所以,如果不是必须实时的获得低轨卫星的轨道,一般采用后处理定轨方法。
根据相应的GPS定位模式,星载GPS定轨方法可分为绝对定轨和相对定轨两种。
星载GPS的绝对定轨就是利用星载GPS接收机所接收到的测码伪距和相位观测数据(至少跟踪4颗GPS卫星),对低轨卫星进行绝对单点定位的定轨方法。
由于伪距观测精度较低,因而这种定轨方法精度不高,但这种定轨方法简单易行,可以为精密定轨提供初始位置[7]。
相对定轨又称为差分定轨,常由星载GPS接收机和地面基准站上GPS接收机形成动态基线,然后由地面已知基准站坐标求得星载GPS接收机三维位置。
这种方法又分为伪距相对定轨和载波相位相对定轨两种。
同绝对定轨相比,星载GPS与位置精确己知的地面基准站之间形成差分后,可以消除GPS卫星钟差、接收机钟差和星历误差等误差,并可以削弱电离层误差等,因而精度较高。
这种定轨方法的缺点是:在差分时,由于GPS共视的要求,使得观测值的数目减少,且使得观测值之间相关,在用载波相位差分时,还要考虑周跳探测及整周相位模糊度的解算问题。
根据是否采用低轨卫星所受力的力学模型及与力学模型的关系,星载GPS 定轨方法可以分为有纯几何法、动力学法和综合法三种[8]。