地影期GSO卫星一次电源供电分析

严密监视卫星能源系统在地影期的工作状态对卫星安全至关重要。为了评估国内某GSO(地球同步轨道)卫星能源分系统在地影期的工作状态,根据电压、电流变化分析,给出了一次电源在进出地影阶段的工作过程,计算得到了蓄电池组电容量、充放电比和放电深度在地影期的变化曲线。结果表明:充电容量、放电容量和放电深度在地影期随日期推移先增大再减小,在秋分/春分时达到最大值;充放电比在地影期间则几乎保持稳定。本文工作及结论可为后续地影期能源监视提供参考依据。

基本导航模式下BDS-3卫星地影期间的定轨精度分析

2015年以来陆续发射入轨的北斗全球卫星导航系统(简称北斗三号系统,BeiDou global navigation satellite system,BDS-3)卫星,其姿态控制增加了连续动态偏置模式,为研究BDS-3卫星在地影期间的定轨精度提供了条件。首先利用ECOM(empirical CODE(Center for Orbit Determination in Europe)orbit model)系列模型评估了BDS-3卫星的光压摄动建模精度和定轨精度,同时以轨道重叠弧段精度、用户等效距离误差(user equivalent range error,UERE)、卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)残差和定位精度为指标,对基本导航模式下BDS-3卫星的定轨精度进行了评估。然后基于北斗60余天的实测数据进行了实验,结果表明,BDS-3卫星克服了区域系统卫星在姿态控制模式转换期间定轨精度下降的问题,其定轨精度与动态偏置期间定轨和预报精度相当,仅下降2~3 cm,定位精度下降1 cm,这与目前北斗的定轨精度和定位精度相比,可以忽略。进一步的分析表明,采用ECOM 5参数光压模型,连续动偏期间的轨道重叠弧段精度为0.26 m,预报2 h的UERE均方根降低至1.22 m,SLR残差的均方根小于0.31 m,大大提升了北斗系统的可用性。

光压模型对GPS精密单点定位的影响

利用全球120个跟踪站2019年doy110~139观测数据进行GPS精密定轨;然后采用ECOM1、ECOM1+BW、ECOM1+ABW等3种光压模型,使用7个未参与定轨的测站进行PPP实验。结果表明,ECOM1+ABW组合模型轨道精度最高,非地影期三维轨道精度优于4 cm;对于静态PPP,收敛后水平方向精度优于0.8 cm,垂直方向精度优于1.2 cm;对于动态PPP,收敛时间在30 min左右,收敛后水平方向精度优于1.4 cm,垂直方向精度优于2.0 cm。

卫星地影模型及计算方法研究综述

精确的地影预报计算对在轨航天器电源管理、温度控制及姿态调整具有重要意义,通过描述两类航天工程领域常用地影模型及其对应的判定标准,对比分析了各模型的优点、不足和适用场景;重点阐述了关于地影计算方法的分类和发展,并对该问题进行归纳总结;最后针对卫星在地影期应对策略进行梳理和展望,提出未来发展方向和建议,为后续地影预报计算提供借鉴和参考。

顾及随机脉冲参数约束的BDS卫星精密定轨

为了进一步完善北斗卫星导航系统(BDS)的动力学模型,提高其定轨精度,提出一种动力学模型的补偿方法来实现对BDS的精密定轨:在原有力学模型的基础上,每隔12h在BDS卫星轨道的径向、切向和法向附加一组随机脉冲参数,使其与确定性参数一起进行参数估计;并分别给出随机脉冲参数对非地影期和地影期BDS轨道精度的影响;最后将定轨结果与武汉大学分析中心提供的事后定轨结果进行分析与比较。实验结果表明,加入随机脉冲参数后,非地影期的北斗卫星导航(区域)系统(BDS-2)地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星、中圆地球轨道(MEO)卫星以及北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)MEO卫星的轨道精度可分别提升5.1%、14.9%、14.8%、16.4%,对于进入地影期的BDS-2 MEO和BDS-3 MEO卫星,轨道精度可分别提升18.9%、27.3%,说明随机脉冲参数的引入可以在一定程度上弥补力学模型缺陷,进而提高BDS卫星的轨道精度,尤其是BDS-3卫星轨道精度提升更为显著,同时通过对外推轨道精度的分析进一步验证了提出方法的可行性以及定轨精度的准确性。

北斗卫星ECOM光压模型参数选择策略分析

以ECOM经验光压模型为基础,利用北斗卫星3年的精密星历进行轨道拟合,获得了ECOM光压参数的变化规律,给出了北斗3类卫星的ECOM光压参数选择策略。从北斗卫星姿态控制模式出发,通过卫星星体受照分析,指出在北斗卫星地影期零偏航状态下,由于太阳对卫星帆板的不正照,导致与动态偏航姿态相比,光压摄动力存在与轨道周期相关的分量,需要在ECOM 5参数的基础上增加D向周期分量进行吸收。通过MGEX全球网数据定轨试验,本文提出的方法可使零偏段定轨重叠段位置精度提高50%~80%。

不同光压模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性分析

为分析不同光压模型在北斗卫星处于不同姿态控制模式下的定轨性能,从轨道内、外符合精度等方面分析ECOM 5参数模型、Box-Wing+ECOM 5参数模型和拓展版ECOM模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性。结果显示,卫星处于非地影期时,BDS-2卫星使用ECOM 5参数模型时内、外符合精度最优,而BDS-3 MEO卫星使用Box-Wing+ECOM 5参数模型与拓展版ECOM模型时的轨道精度要略优于ECOM 5参数模型,3者内符合精度差异小于1 cm;卫星处于地影期时,BDS-2与BDS-3 MEO卫星使用拓展版ECOM模型精度最高,与其他光压模型相比,其轨道切向与法向内符合精度提升约20%~70%;对于BDS-3 IGSO卫星,由于观测数较少,导致其轨道精度要远低于其他北斗卫星,但综合来看,ECOM 5参数模型表现略优。

北斗三号MEO卫星姿态预报方法研究

在北斗三号卫星星间链路无法获取姿控系统闭环姿态角的情况下,为使其能继续计算指向保持建链,本文提出采用预报姿态进行建链计算的方案,并提出了一种全时段(包括地影期偏航正负阶跃时)的姿态预报算法。根据在轨真实姿态数据评估了长时预报姿态的精度和将其用于建链计算的指向精度。研究表明,本文提出的预报姿态方法在一年中99.998%的时间误差小于0.1°,一年内所有时间的误差在1.7°以内,将预报姿态应用于星间链路指向计算完全可行。本研究可为北斗导航系统精度与可靠性提升提供依据。