卫星双向共视法时间比对计算模型及其精度评估

根据卫星双向共视法时间比对的基本原理,详细推导该时间同步方法在地心惯性系中精确到卫星和地面站速度的二次幂以及加速度的一次幂的计算模型,并以GEO卫星和GPS卫星为例,分析该计算模型中的距离改正项时延对地面站间相对钟差的影响量级。结果表明:对于GEO卫星、GPS卫星与地面站之间的比对,当要求1ns的计算精度时,距离改正项时延只需要考虑到卫星速度项、地面站速度项的影响;当要求1ps的计算精度时,还需要考虑到卫星速度二次幂项、卫星加速度项、地面站与卫星相对钟差对卫星速度项、地面站间相对钟差对地面站速度项的影响。

GPS卫星轨道数值积分与广播星历及IGS精密星历的比较

本文采用作者自编的SPPORB IT程序,对GPS卫星轨道的运动方程进行Adam s数值积分求解,同时利用广播星历计算卫星轨道坐标,然后将两者结果同IGS精密星历提供的卫星坐标进行比较,并探讨其轨道误差,计算结果显示广播星历与精密星历差值在2m左右,而数值积分与精密星历的差值在2 cm左右,进一步的分析表明前者误差较大是没有考虑卫星所受的太阳光压、日月引力等影响,而后者考虑了这些影响。鉴于IGS提供的是地固系坐标,而本文数值积分是在惯性系坐标系下进行的,因此本文还举例对惯性坐标系和地固系之间的坐标转换进行了描述。最后,通过实例说明SPPORB IT程序的稳定性以及Adam s数值积分方法的有效性。

轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换方法

坐标系转换是实现应用导航数据进行卫星遥感影像高精度定位的关键技术。文章利用航天器定义在地心固定坐标系下位置和速度信息,应用四元数(Quaternion)方法,实现从航天器轨道坐标系到地心固定坐标系的直接转换。在常规遥感影像直接定位算法中这样的转换分为两次坐标系旋转,先从轨道到地心惯性,然后从地心惯性到地心固定坐标系。文中提出的方法将这两次坐标系转换缩减为一个,并且避免了应用地球的章动、极移和岁差等信息。通过跟传统坐标系转换方法转换结果以及商业软件STK(Satellite Tool Kit)定位结果的比较,证明了该方法的正确性和实用性,适合于低轨对地观测平台的遥感影像定位,因为低轨平台提供了定义在地心固定坐标系下的位置和速度信息。

星地无线电双向法时间比对计算模型及其误差评估

卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步。因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。根据星地无线电双向法时间同步技术的基本原理,详细推导了其在地心惯性系中的基本计算模型,并以静止地球同步轨道卫星为例,分析了该计算模型中的距离改正项时延对星地间相对钟差的影响量级。

“惯性系”考(续)

By discussion on inertial frame,the reference frames are obtained in which Newton’s mechanics is valid and two doubts about system of Newton’s mechanics are resolved.

探索惯性系

针对牛顿力学框架的两大疑难,结合朗格惯性系的定义,从理论上分析了星球参考系与质心参考系,并指出了在什么条件下它们可以充当惯性系.

也谈关于参照系的选取——对“椭圆摆的一种实现方法”一文的商榷

本文旨在指出相关文献中关于质点轨迹结果中的错误,并利用不同于相关文献的惯性参照系,给出修正和改进后的结果.

高超声速飞行器发射坐标系导航算法

针对高超声速飞行器弹道特点和导航参数的需求,提出基于发射坐标系(LCEF)的高超声速飞行器导航算法。首先,介绍发射坐标系下捷联惯导(SINS)算法编排,推导发射坐标系下姿态、速度和位置离散递推方程。然后,介绍地心地固系(ECEF)下的卫星位置和速度转换到发射坐标系的方法,推导发射坐标系的SINS/BDS组合导航滤波器状态方程和量测方程。最后,以助推-滑翔飞行器为对象,进行了发射坐标系下组合导航仿真,位置精度小于10 m,速度精度小于0.2 m/s。

下行L波段轨道法时间比对中Sagnac效应的计算

根据下行L波段轨道法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因。并以圆轨道地球静止同步卫星为例,推导了下行L波段轨道法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系中的基本计算模型,给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下Sagnac效应的详细计算过程。

关于大学物理中三类参照系选取的教学实践

在大学物理教学中,惯性参照系、非惯性参照系与质心参照系的灵活选取,既能简化问题,也可从不同角度增进学生对知识的理解,培养创新思维能力。

北斗系统地固系自主定轨算法

为避免传统惯性系自主定轨算法中的多次坐标转换,针对地固系分布式自主定轨算法原理及其中的关键技术开展研究。给出在地固系中进行自主星历生成的总体框图,推导了地固系自主定轨算法的基本方程,提出一种新的以地固系位置速度为状态量的状态转移矩阵解析计算方法并分析其计算量,证明了地固系自主定轨算法可以进一步降低定轨算法复杂度,且无需上注地球定向参数进行坐标转换。使用仿真数据和真实在轨测量数据的测试结果表明,提出的地固系分布式自主定轨算法与传统算法定轨精度相当,说明了所提算法的可行性,验证了星载自主定轨原型软件的有效性。

关于地球坐标系中机械能守恒问题

在只考虑地球自转时,地球坐标系中质点和质点组的机械能守恒定律依然成立。

卫星双向共视法时间比对中Sagnac效应计算模型

根据卫星双向共视法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因。并以圆轨道地球静止同步卫星为例,推导了卫星双向共视法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系的基本计算模型。给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下,Sagnac效应的详细计算过程。

关于刚体转动的一个定理

本文从非惯性系中的角动量定理出发，应用刚体平面平行运动的运动学公式，导出了刚体绕瞬时转动中心的转动定理，并应用它求解了两个问题。

地固系下四元数和卡尔曼滤波方法的惯导初始精对准研究

从地心地固系中卡尔曼滤波方程的推导入手,设计了一个12状态滤波器,对失准角进行估计,在地心地固坐标系中完成了惯导的初始精对准。模拟计算证明了此算法的正确性与有效性,并讨论了对准的精度。

基于GEO和IGSO卫星的Sagnac效应的求解

本文根据卫星共视法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因。并分别以静止地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星为例,推导了卫星共视法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系中的基本计算模型,给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下Sagnac效应的详细计算过程,得出了当地面站与卫星的经度相同以及当地面站与卫星在两极地区这两种情况下Sagnac效应的值为零的结论。这对于地面站之间的时间同步以及卫星导航定位具有重要的参考价值和实用意义。

星地无线电双向时间比对法误差源分析

本文简要介绍了星地无线电双向时间比对法的基本原理,给出其地心惯性系中计算模型,分析了各种误差源对星地间相对钟差的影响,计算了在几种计算精度下卫星和地面站位置和速度误差所需要达到的精度。结果表明:影响星地无线电双向法精度的主要误差源为设备时延误差和电离层延迟误差,而由于卫星和地面站位置不准确引起的误差相对较小;对于电离层时延、设备时延等与信号传播频率有关的时延项,并不能通过差分完全消除它的影响,还需要通过其改正模型来对它的影响进行改正;对于目前时间比对法各误差源的精度量级,星地无线电双向法的理论精度也仅能达到约几百个皮秒的量级。

高超声速飞行器发射坐标系导航算法综述

发射坐标系导航算法是高超声速飞行器导航领域的重要研究方向之一。首先,从导航原理和导航结果两方面论证了不同导航坐标系之间的等价性,指出了发射坐标系为导航参考坐标系的理论来源,介绍了一种二子样发射系捷联惯导离散化算法,并且分析了发射坐标系导航的特点。其次,针对临近空间飞行高度,讨论了临近空间正常重力模型和扰动引力的影响。随后,对发射系导航算法中的粗对准、晃动基座对准、精对准的初始对准问题进行了总结。最后,介绍了发射系导航算法中的松耦合、紧耦合组合导航,以及导航算法的滤波估计技术。

伪距与激光测距法时间比对计算模型及其精度评估

卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步,因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。卫星导航定位系统中时间同步技术包括卫星与地面(星-地)和地面站间(地-地)的时间同步。在本文中,根据伪距与激光测距法时间比对的基本原理,详细推导了地心惯性系中伪距与激光测距法时间比对的基本计算模型,为实现星地之间高精度的时间同步提供了参考。