HY2D卫星星载GPS数据精密定轨研究

采用HY2D卫星2021年6月1日―14日和6月19日―27日星载GNSS主、备份接收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载GPS精密定轨技术,分析了主、备份接收机性能及其定轨精度。利用主、备份星载GPS数据定轨,得到相位拟合残差RMS的平均值,分别为0.69 cm和0.82 cm。当轨道重叠4 h时,主份接收机径向差异为0.2 cm,三维位置差异为0.6 cm;备份接收机径向差异为0.3 cm,三维位置差异为1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。用法国CNES提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨结果与法国产品的径向差异平均值分别为0.8 cm和1.2 cm。用站星间高度角大于20°的全球SLR核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差RMS分别为1.51 cm和2.44 cm。研究结果表明,HY2D卫星搭载的主、备份星载双频GNSS接收机都可以满足卫星径向厘米级精度的定轨需求。

HY-2D卫星的DORIS精密定轨研究

海洋二号D卫星(HY-2D)是中国第4颗海洋动力环境卫星,为研究HY-2D卫星的多普勒无线电定轨定位系统DORIS(Doppler Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite)的定轨精度,本文构建了卫星姿态模型,选择2021年6月5—17日DORIS相位测量数据,采用观测值历元间差分和动力学方法进行精密定轨,对定轨结果通过观测值拟合残差、重叠弧段、轨道相互比较和激光检核4种方法评估轨道精度,并对使用姿态模型或姿态数据的2种定轨结果之间差异进行讨论。结果表明:(1)13 d观测值残差RMS均值约为0.355 mm/s,轨道重叠弧段三维差异的RMS<2.0 cm;(2)与法国国家空间研究中心CNES(Centre National D’Etudes Spatiales)的精密轨道相比,使用姿态数据两者在径向R、切向T、法向N方向上差异的均方根误差RMS(Root Mean Square)分别为1.02 cm、2.92 cm和3.11 cm,使用姿态模型两者在径向R、切向T、法向N方向上差异的RMS分别为0.97 cm、2.77 cm和3.15 cm。2种结果接近,表明卫星姿态模型与实测姿态数据符合程度高;(3)用激光检核本文计算的轨道与CNES参考轨道的精度,测距残差的RMS分别为2.38 cm和2.24 cm,两种轨道精度相当。

HY2B星载GPS精密定轨研究

海洋二号B星(Haiyang-2 B,HY2B)是中国海洋动力环境监测的首颗组网卫星,主要用于探测海面高度、海面风场、重力场等多种海洋动力环境参数,高精度卫星轨道是完成上述任务的前提与关键。选取HY2B卫星2021年1月的星载GPS观测数据,从数据完整性与多路径效应两个方面分析了观测质量,采用简化动力学定轨方法进行了精密定轨研究。结果显示,相比海洋二号A星(Haiyang-2 A,HY2A),搭载同一型号接收机的HY2B卫星伪距多路径误差有所下降;基于国产星载双频GPS接收机可以实现HY2B卫星径向2 cm、三维优于3 cm的定轨精度;同时,验证了相位中心变化(phase center variation,PCV)模型对精密定轨的改进作用。目前的星载GPS数据与定轨方法可以满足高精度海洋测高任务的需求。