基于SGP4模型的空间站轨道精度分析

针对在地面站天线对空间站观测任务中,通常基于卫星工具包(satellite tool kit,STK)软件规划出天线对空间站的方位角和俯仰角,实现天线对空间站的自动跟踪.为了保证天线跟踪的准确性和可靠性,需要定期计算出准确的空间站轨道和天线的方位俯仰角,并更新规划任务.因此科学分析与评估空间站两行轨道根数(two line elements,TLE)长期预报精度,对地面站实现空间站的精准跟踪具有重要意义.本文以中国空间站(China Space Station,CSS)梦天实验舱为例,基于TLE数据,利用STK软件提供的简化常规摄动规模型(simplified general perturbations4,SGP4)模型计算空间站轨道以及空间站相对于西安地面站的方位角和俯仰角,并分析不同策略下的精度效果.试验结果表明:在第二天更新空间站的TLE,可以获得较好的轨道结果,从而更好地保障天线的跟踪精度.

颧弓根内固定在上颌骨及颧骨颧弓骨折三维重建中的美学功能评价

目的:探讨颧弓根内固定在上颌骨、颧骨颧弓骨折三维重建中的美学功能。方法:回顾性分析2020年3月-2023年3月笔者医院收治的眶颧颌骨折患者84例,所有患者术前均经CT证实为单侧眶颧颌骨折,均经颧弓根固定复位,所有患者术前术后经CT扫描与三维重建。评价术后半年疗效、眶区对称度和患者满意度。结果:所有患者均于术后7d内复查,骨折均已愈合,复位效果满意。术中均未出现严重并发症,术后亦均未出现并发症。术后半年疗效分级Ⅰ级84例,Ⅱ级、Ⅲ级均为0例;术前与术后7d眶区对称度比较差异有统计学意义(P<0.05);患者疗效和外观恢复满意度分别为(9.22±0.17)分、(9.09±0.12)分,患者对疗效和术后外观恢复均表示很满意。结论:颧弓根固定用于眶颧颌骨折修复,术中精准复位,提高了手术治疗效果,有效改善了患者眶区对称度,患者满意度高,是一种可行性较高的手术治疗方法。

双线程滑动窗口多系统GNSS超快精密定轨实现及评估

全球导航卫星系统(GNSS)超快精密定轨为GNSS实时应用提供了高精度空间基准。基于天地协同定位、导航与授时(PNT)网络服务中心实现了四系统GNSS卫星超快精密定轨,并对定轨结果进行精度评价。介绍了天地协同PNT网络的概念内涵以及网络服务中心部署的超快精密定轨软件架构和详细功能,并针对实时应用需求提出了一种双线程滑动窗口超快精密定轨策略。最后利用重叠弧段比较、与外部轨道产品比较以及卫星激光测距(SLR)检核3种方式对定轨结果进行了精度评价。结果表明,与武汉大学分析中心的最终事后精密轨道产品相比,四系统GNSS MEO卫星预报6 h弧段的径向均方根(RMS)误差整体在2~5 cm水平,BDS2 IGSO卫星最小一维RMS误差在10~15 cm水平;GPS和Galileo卫星的SLR检核残差均值在1~3 cm水平,标准差在3~6 cm水平,能够满足后续厘米级实时应用对空间基准的精度需求。

地球自转对弹道导弹轨道和落点影响分析

介绍了一种通过导弹关机点参数确定导弹轨道和落点的算法,比较了在考虑地球自转和忽略地球自转两种情况下的导弹轨道和落点,仿真结果表明,地球自转对弹道导弹落点的影响相当大,同时这种影响和关机点参数密切相关。

基于最小偏度采样的卫星自主导航SRUKF算法

针对航天器自主导航系统对可靠性、精确性和实时性的要求,将最小偏度采样策略和平方根Unscented卡尔曼滤波(SRUKF)算法相结合,提出了一种改进型SRUKF算法,该算法在保证滤波精度和标准Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法相当的条件下,通过引入最小偏度采样减少了采样点数,提高了计算速度,以协方差阵的平方根代替协方差阵参加递推运算,减少了计算机舍入误差。将该算法应用于磁强计/雷达高度计组合导航系统中,仿真结果表明:该算法保证了估计精度,较大地减轻了计算负担,具有算法简单、计算效率较高的特点,能够满足卫星自主导航系统的要求。

基于卫星跟踪和星敏感器的地月L2点星座自主导航

近年来在地月L2点构建自主导航星座用于深空探测已经成为研究热点。针对摄动引起的未知模型误差和量测异常造成单独使用卫星跟踪定轨性能较差的问题,提出了一种基于卫星跟踪和星敏感器组合的导航方案。在方案中融合了星间跟踪的距离、多普勒频移信息以及星敏感器测量的星座卫星与月球之间的角度信息,设计了一个联邦自适应平方根容积卡尔曼滤波器,利用自适应尺度矩阵对测量协方差进行改进,提高了异常测量下的定轨精度和鲁棒性。仿真结果表明,在异常测量下所提出的导航滤波方法的位置误差和速度误差,相比传统的联邦平方根容积卡尔曼滤波分别降低了68.85%和44.17%。

利用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法

研究了陀螺仪在轨标定问题,提出了一种用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法。用星敏感器的姿态输出对陀螺仪的误差系数进行估计,将星敏感器测出的姿态角解算的导航角速率引入到惯导系统的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦。根据系统的姿态误差方程,以陀螺仪的误差系数为状态参数,构造系统状态方程和量测方程,进行平方根滤波估计。推导了基于平方根滤波的标定算法。仿真结果表明,提出的在轨标定方法在适当的机动条件下,能够以较高的精度标定出陀螺仪的误差系数。

GPS广播星历的轨道误差分析

分析了2002—2006年GPS广播星历轨道误差的变化情况,并对其影响因素进行了讨论。分析表明,由于L-AII计划的实施和其他工作,2006年GPS广播星历的轨道精度较2002年有了较大的提高。

基于测量船的实时定轨改进方法

为了适应多目标任务的测定轨需求,进一步提高测量船定轨的时效性,对时间序列最优定轨方法进行了研究,分析了定轨工作中涉及的飞行动力学模型,对序贯定轨的过程进行了贝叶斯统计描述。基于工程应用的可行性,采用扩展卡尔曼滤波方法和无迹滤波方法,并对两者进行了改进,在计算上采用平方根扩展卡尔曼滤波方法和平方根无迹滤波方法,在定轨模式上,采用一种新的混合定轨方法。改进后的方法在保持精度的基础上提高了滤波器时间更新效率,模拟数值计算和实战数据验证的结果表明,两种滤波定轨方法均能够在较短的时间内收敛,并达到预期的定轨精度。

均方根信息滤波和平滑及其在低轨卫星星载GPS精密定轨中的应用

从均方根信息滤波和平滑的基本原理出发,结合卫星定轨的实际特征,导出了其在精密定轨软件中实现的详细公式;针对均方根滤波的特点,提出了快速高效地探测和修复GPS观测数据中周跳的新方法。利用实测星载GPS数据验证了基于均方根滤波的质量控制算法的可靠性,得到了有益的结果。

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5m、20cm和30cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30cm、15cm和10cm。

一种用于实时轨道确定的NPF-SRCKF滤波算法

针对航天器实时轨道确定中建模复杂、计算量大、估计精度低的问题,设计了一种考虑地球J2摄动影响的基于NPF-SRCKF的实时轨道确定算法,该算法采用非线性预测滤波(NPF)对模型误差进行补偿修正,利用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法对修正模型误差后的系统进行状态估计。针对单测站、双测站跟踪测量设计了不同的实时轨道确定算法。实验结果显示,将非线性预测滤波和平方根容积卡尔曼滤波结合在一起,运用于简化的实时轨道确定模型,能有效降低计算复杂度,改进数值运算的稳定性,提高状态估计的精度。

基于平方根UKF滤波的轨道机动飞行器自主导航方法(英文)

在利用SINS/GPS对轨道机动飞行器进行自主导航的过程中,为提高轨导航精度,将惯导工具误差作为状态变量进行估计,同时考虑了杆臂偏差对导航精度的影响,将GPS卫星的星历误差、对流层误差视为一阶马尔科夫过程,用Allan方差的方法建立了GPS接收机的误差模型。为保证滤波过程中协方差阵的正定性,提高计算精度和速度,应用平方根UKF滤波方法进行轨道机动飞行器自主导航,仿真结果验证了所给出方法的可行性和有效性。

一种新型非线性滤波理论及其应用

研究一种新型的非线性滤波理论,即Unscented卡尔曼滤波(UKF),同时为了获得更高的计算效率和确保协方差阵的非负定性,研究了平方根UKF。将UKF和平方根UKF应用到星载GPS卫星定轨中,实际算例表明UKF和平方根UKF的性能要优于常用的推广卡尔曼滤波的性能。

行星位置算法对卫星轨道预报的影响

平均根数法和JPL星历内插法是计算行星位置的主要方法。主要介绍了这两种方法并比较分析了其产生的预报轨道。结果表明:半小时内,两种方法预报的轨道精度都在5cm以内,但随着预报时间延长预报精度变差,在一天内,两种方法预报的轨道差值可达93m,JPL星历内插法的预报精度在1m以内;因此,在短时段内,JPL星历内插法和平均根数法可用于高精度卫星轨道预报,但在长时段预报中需要采用JPL星历内插法求解行星位置。

推荐数值求解y~″＝f（x，y）的几组积分系数

为求解特殊二阶常微分方程ｙ″＝（ｘ，ｙ）的初值问题，本文采用最大阶算子方法构造了一类线性多步积分公式，并与Ｃｏｗｅｌｌ方法的同阶公式作了大量的平行计算，通过对不同轨道类型、不同步长、不同积分间隔时的计算结果的全面仔细地分析比较，我们从八阶、十阶、十二阶、十四阶中各自选定一组积分系数，推荐给同行计算使用，结果表明，采用本文推荐的积分方法计算天体轨道是有益的，因为它的积分精度以及积分过程中误差累积的方式都十分明显地好于同阶的Ｃｏｗｅｌｌ方法。

星载GPS低轨卫星定轨算法仿真研究

在对Kalman滤波在星载GPS低轨卫星定轨的研究中,由于系统和观测方程均为非线性,在线性化过程中引入线性化误差造成滤波发散现象,以及由于截断误差使得定轨精度差的问题,因此将平方根UKF方法应用于天基GPS低轨卫星定轨中,为提高定轨精度、速度及定轨稳定性。利用UT变换良好的期望及方差传递特性,无须对系统方程及观测方程进行线性化,避免了传统的EKF算法由于线性化引入的误差,同时平方根滤波方法有效地克服了协方差阵非正定问题。仿真结果表明,在相同条件下比EKF有效地抑制了滤波发散,且提高了定轨精度。

载人飞船自动化轨道设计方法研究

为提高载人飞船轨道设计的自动化程度和快速性,对自动化轨道设计方法进行了研究。分析了载人飞船不同阶段飞行轨道的约束条件,用约束条件首先确定了轨道的半长轴取值范围,由回归条件可确定回归圈数的取值范围;在给定的回归和返回条件下,迭代求解运行轨道的轨道半长轴与倾角;根据运行轨道设计结果,反推初始轨道和留轨轨道的轨道根数。自动化轨道设计方法对提高轨道设计效率与精度有一定的意义。

分析俄罗斯导弹预警卫星工作状态

关于国外军事装备的状态情况往往由于保密原因很难有确切的报道,通过各类消息情报的信息往往有所出入、互相矛盾。尤其是对于导弹预警卫星这样的反导预警装备,准确获知其状态就更加困难。利用美国NASA公布的空间目标数据库,首先检索出俄罗斯导弹预警卫星全寿命周期内的轨道数据,然后通过分析其轨道根数的变化,综合考虑卫星在轨道摄动作用下是否进行轨位保持对应的轨道参数变化特征,明确卫星是否还在进行轨位保持,进而明确其是否还处在轨道寿命周期内,最终确定其实际工作状态。

中远程战术导弹预测命中点的计算

探讨了如何根据被动段反战术弹道导弹运动状态来计算其弹道根轨道参数和预测命中点的一般方法。