低轨遥感卫星精密定轨研究

论文摘要

随着低轨卫星在国民经济、军事、科研等方面的广泛应用,各国发射的低轨卫星越来越多,这些卫星身负不同的科学任务,为各国的经济发展及科研事业做出了贡献。为了保障不同种类的低轨卫星完成相应的科学任务,卫星精密定轨便成为卫星顺利完成任务的前提与基础,研究低轨道卫星的精密定轨则成为人们共同关注的课题之一。本文以低轨遥感卫星为研究对象,分析了精密定轨的基本理论方法,包括定轨中常用的时间系统和坐标系统、力学模型、观测方程的线性化、参数解算及轨道评估,然后探讨了各种测轨手段及星载GPS、SLR观测方程,接着介绍了低轨卫星定轨方法与定轨软件,并在星载GPS观测数据仿真的基础上,研究了影响低轨卫星定轨精度的因素,最后用CHAMP、GRACE A/B卫星星载GPS实测数据及Jason-1卫星实测SLR激光数据分别从星载GPS定轨与SLR定轨两方面实现了低轨遥感卫星的定轨,并达到了一定的精度。本文对低轨遥感卫星的定轨进行了一些分析研究,主要研究内容如下：1.分析了卫星定轨的基本理论方法：介绍了定轨中常用的时间与坐标系统,研究了卫星运动的各种摄动力模型、测轨手段、观测方程与线性化以及定轨参数求解过程,同时,研究了轨道评估方法与SLR轨道评估,介绍了低轨卫星定轨方法与CASMORD定轨软件。2.研究了影响定轨精度的因素：在低轨卫星星载GPS双频观测数据仿真的基础上,分析研究了数值计算误差、P码与相位观测误差、卫星截止高度角、天线相位中心偏差、周跳与粗差、地球重力场、海潮模型等对定轨精度的影响。3.星载GPS定轨与SLR定轨：基于CHAMP与GRACE A/B低轨卫星的星载GPS实测数据进行了星载GPS非差简化动力学定轨,研究表明CHAMP卫星定轨精度约为11.39cm, GRACE A/B为定轨精度约为7cm。SLR定轨采用Jason-1卫星的全球SLR激光测距实测数据,并以三天为一弧段进行SLR定轨,研究表明定轨精度约为20.67cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 低轨卫星定轨研究进展
• 1.2 本文研究的目的、意义
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 低轨遥感卫星定轨的基本理论
• 2.1 参考系统
• 2.2 卫星运动方程及动力学模型
• 2.3 观测方程的线性化及参数解算
• 2.4 定轨精度评估
• 3 低轨遥感卫星测轨技术及星载GPS、SLR观测方程
• 3.1 低轨遥感卫星测轨技术
• 3.2 星载GPS、SLR观测方程
• 4 低轨遥感卫星定轨方法及定轨软件
• 4.1 低轨遥感卫星定轨基本方法
• 4.2 CASMORD定轨软件及软件模块
• 5 影响低轨卫星定轨精度的仿真分析
• 5.1 概述
• 5.2 星载GPS观测数据仿真
• 5.3 影响卫星精密定轨精度的因素分析
• 6 星载GPS低轨遥感卫星定轨实例
• 6.1 星载GPS非差简化动力学定轨流程
• 6.2 CHAMP卫星星载GPS非差简化动力学定轨
• 6.3 GRACE卫星星载GPS非差简化动力学定轨
• 7 基于SLR技术的低轨遥感卫星定轨实例
• 7.1 SLR定轨解算流程
• 7.2 JASON-1卫星SLR定轨
• 8 结论与展望
• 8.1 主要研究内容
• 8.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的主要成果