GLONASS卫星轨道积分算法分析

推导了利用四阶龙格-库塔方法对GLONASS卫星运动方程进行轨道积分的计算公式,根据实际数据处理结果对积分区间、积分步长作了一定分析,在对定步长积分方法和变步长积分方法分别进行介绍的基础上,对两者的结果作了比较。

小步长低阶Collocation方法轨道积分性能研究

介绍了Collocation方法的原理及误差构成,以Collocation方法在逐历元滤波轨道解算中的应用为切入点对小步长低阶Collocation方法轨道积分的性能进行了研究。分别就二体问题及真实GPS星座卫星轨道为对象进行了一系列验算,得到了一些有益结论:就积分方法本身性能而言,Collocation积分方法较传统数值积分法精度要高且稳定性要好;在一定长度的积分步长范围内,将小步长低阶Collocation方法用于滤波轨道解算是可行且有效的。但在积分步长很小的情形下,从计算效率方面考虑,不推荐使用Collocation方法;利用小步长低阶Collocation方法取代大步长高阶方法能提高效率且可抑制蚀现象引起的积分结果发散。经试验表明:选用积分步长为900s的4阶方法是合适的。

地球重力场模型对低轨卫星轨道积分的影响

介绍3种不同的地球重力场模型及其(约化)动力学定轨中所涉及的动力学模型,并基于Collocation轨道积分方法对CHAMP卫星进行数值积分,然后将轨道积分结果与JPL快速精密星历相比较。实验结果表明,由CHAMP卫星SST数据反演生成的EIGEN-2模型引力位系数具有较高的精度,能够满足低轨卫星精密定轨的需要。

综合评价线性多步积分公式轨道积分性能的两项新指标

概述了制约线性多步积分公式轨道积分状态的多种因素 ;提出了综合评价线性多步积分公式积分性能的两项新指标。建议在对数值计算有较高精度要求的科研项目中 。

轨道积分中参考架运动的惯性力计算

在 J2000.0平赤道参考架,真赤道参考架,J2000.0平春分点和真赤道的轨道参考架中积分卫星运动微分方程时,考虑了参考架运动产生的惯性力,在运动方程的右函数中加上参考架运动的惯性力后做数值积分计算。用1994年1月1日的一组卫星状态矢量向前积分1个月,上述三种参考架中积分得到的地心距符合到30cm,速度模数符合到0.001cm/s。

p-adic典型群上轨道积分的若干性质(英文)

研究了p-adic典型群上调和分析中轨道积分的一些基本属性,证明了轨道积分中的里兹表示定理,验证了它们的不变性.

12阶Runge-kutta 2次算法的卫星轨道积分研究

研究了12阶Runge-kutta 2次算法由加速度直接积分位置得到卫星轨道,并将其应用于人造卫星轨道积分。实验结果表明,与传统单步法、同阶多步法相比,12阶Runge-kutta 2次算法在积分精度和稳定性方面具有明显的优势,但相同步长下较其他方法计算耗时多,运算复杂。综合考虑,可以利用其积分误差随步长增加而维持稳定的特点,通过适当增加步长降低计算耗时,满足高轨卫星轨道预报与精密定轨的应用需求。

GRACE重力反演中的轨道数值积分方法分析

首先,对比分析Runge-Kutta积分法、Adams-Cowell联合并行积分法、Gauss-Jackson积分法以及天体力学中常用的外插积分法用于GRACE卫星轨道积分及变分方程解算时的优缺点,得出Gauss-Jackson算法优于其它算法并推荐了相对较优的阶数和步长,从算法的推导过程中分析出了Gauss-Jackson算法优于其它算法的原因。其次,对比不同积分方法抵抗误差的能力,结果表明这些方法都不能有效抵抗误差的干扰;并分析初始状态向量误差和摄动力误差对轨道积分的影响,结果表明,卫星初始状态向量中的速度误差(0.1 mm/s)对轨道积分的影响大于位置误差(10 mm)对轨道积分的影响,摄动力中的随机误差对轨道积分的影响较大且无规律可循。针对GaussJackson算法中的不足,提出基于移动窗口的多项式内插算法和Gauss-Jackson算法相结合的组合方法(改进GaussJackson算法),通过模拟和实测数据的计算表明该方法在保证积分精度的前提下不仅提高了积分效率而且可以得到任意时刻的积分值。

配置法在卫星轨道积分中的应用

介绍了配置法的基本原理和计算方法,探讨了其在卫星轨道积分中的应用。分析了不同的积分步长与方法阶数对积分精度的影响,并确定了适宜的积分步长与方法阶数(与Bernese软件的缺省值一致)。此外,通过与用传统数值积分方法设计的联合积分器计算结果进行比较,得出了配置法的一些优点:可以取较大的积分步长;配置法直接给出的是各个积分区间的多项式系数,用户无需进行内插和拟合即可方便地得到任意时刻的卫星位置和速度。

配置积分方法在GPS卫星轨道确定中的应用

重点介绍了配置(Collocation)积分方法的原理和步骤。比较了其他轨道积分方法和Collocation积分方法在积分卫星轨道时的区别,阐明了Collocation方法在计算卫星速度、加速度等高阶导数方面的优越性,并通过采用固定步长、变化多项式阶数和固定多项式阶数、变化步长的方法,定性和定量地分析了不同参数的选择对GPS卫星轨道积分的影响。

多系统GNSS卫星轨道快速积分方法

快速高效且高精度的轨道数值积分算法是多系统GNSS卫星联合快速精密定轨的重要基础。本文从自适应变换Admas积分步长和多卫星同步积分两方面研究了多系统GNSS卫星轨道快速积分方法。为了验证该方法的精度和效率,利用武汉大学(WHU)与欧洲定轨中心(CODE)发布的事后精密星历进行轨道动力学拟合。试验结果表明:GPS/GLONASS/BDS/Galileo 4个系统卫星平均三维RMS均优于20mm;在不损失传统方法精度的前提下,单颗卫星平均积分与拟合耗时仅需0.09s,较传统逐颗卫星固定步长积分算法提升了14倍,并且随着卫星数的增加,效率提升越明显。

GEO与IGSO卫星轨道数值积分可行性分析

我国正在组建的北斗卫星导航系统采用了一定数量的GEO和IGSO卫星,为了验证对MEO(如GPS)卫星适用的轨道数值积分方法对GEO和IGSO卫星是否同样适用,本文在二体意义下分别对GEO和IGSO卫星进行了轨道数值积分,先使用变步长的RKF7(8)阶积分法积分10步后,再使用定步长的10阶Adams预测-校正系统进行积分48小时,然后与其理论值进行了分析比较,结果表明原来适用于MEO卫星的轨道积分方法仍然适用于GEO/IGSO卫星。

积分型轨道压缩映象的不动点定理研究

在完备度量空间和2-距离空间中研究积分型轨道压缩映象不动点的存在性,在一定条件下证明了积分型轨道压缩映象的不动点定理,从而将相关文献中的结果推广到了积Φ-φ-型轨道压缩映象类和积分Altman型轨道压缩映象类.

空间碎片半解析法轨道预报精度性能分析

针对数以万计的空间碎片,进行快速、精确的轨道确定与预报,以提供可靠的空间碰撞预警是当前空间态势感知的一个重要研究方向。半解析卫星/空间碎片轨道积分,可以克服轨道积分中数值法耗时、解析法低精度的不足。讨论了已初步研发成功的利用多尺度摄动原理的半解析轨道积分器及其在空间碎片轨道预报中的精度性能,并以精密数值积分结果作为"真轨道"评估半解析轨道积分器的精度。大量数据处理结果表明:面质比0.01、轨道高度300 km的碎片,预报1天,耗时不足60 ms,精度2 km左右,且随高度增加,预报精度更高,当高度超过1 000 km时,1天的预报精度仅为50 m左右,满足许多精密空间应用的要求。

面向精密位置服务的低轨卫星轨道预报精度分析

LEO卫星精密轨道预报是LEO导航增强系统中重要的技术环节之一,本文使用多种算法来实现不同任务需求下的轨道预报。对于在地面处理系统实现的LEO轨道预报,算法1采用定轨预报同时处理的策略,算法2将离散轨道点进行动力学拟合再进行积分外推。GRACE-C卫星预报5、10、15 min的URE平均精度分别为5.25、5.67、6.25 cm;HY2A卫星为7.83、8.69、9.66 cm;SWARM-A卫星为8.88、9.22、9.63 cm;SWARM-B卫星为8.49、8.98、9.63 cm。对于计算条件受限的LEO星上轨道预报,本文利用单个轨道点及简单动力学模型进行轨道积分外推的算法。该算法主要考虑地球中心引力及非球形引力摄动,因此地球重力场阶次对轨道预报精度产生较大影响。平均高度为500 km的LEO卫星选取60阶重力场,高度为1000 km的LEO卫星选取30阶重力场,可实现预报10 min轨道优于10 cm的预报精度。

低轨星实时自主定轨新方法——“积分滤波法”

讨论了动力法轨道数值积分定轨及几何法定轨存在的问题,进而提出了一种采用观测数据和轨道数值积分融合的实时自主定轨方法.实测数据的计算结果表明,新的定轨方法可以实时自主地得出卫星轨道的位置,并能达到较高的定轨精度.

GPS精密星历的外推精度分析

列出了轨道拟合和轨道外推所用的摄动力模型,讨论了轨道拟合和轨道积分的过程。利用轨道拟合的方法拟合出高精度的初始轨道参数,在此基础上外推7天的轨道,将结果与IGS提供的最终星历比较,得出GPS轨道的外推精度:每颗卫星都是切向误差最显著,径向和法向的误差不明显;星蚀卫星的轨道外推精度明显低于一般卫星;问题卫星的轨道外推误差特别大。

GLONASS卫星信号模拟器设计与实现

针对GLONASS的特殊星历设计以及一般2阶数字频率合成方法难以满足卫星信号模拟器的精度问题,在分析GLONASS信号结构和传播模型的基础上,引入4阶Runge-Kutta数值积分外推法计算卫星位置,并设计高阶数字频率合成技术实现模拟器的信号生成。实验结果表明,4阶Runge-Kutta数值积分外推法具有较高的卫星位置计算精度。

基于星间测距的卫星自主导航中异常值剔除方法

在星间观测值数据传输中,由于种种因素有个别值与其他值截然不同,对定轨精度造成了严重的影响,必须对这些违反测量过程规律的异常测量值进行剔除。提出一种运用轨道积分器与设定随时间实时变化的门限值对星间距离观测值进行异常值剔除的方法。仿真结果表明,这种异常值剔除方法能够成功剔除观测误差大于等于180m的异常值,较精确、实时地剔除了对定轨结果影响较大的异常值,在卫星导航领域具有一定的应用价值。

风云卫星遥感数据高精度地理定位软件系统开发研究

为了适应风云气象卫星遥感数据高精度地理定位要求,在研究和比较分析现有环境气象卫星遥感数据地理定位方法,尤其对其中关键的轨道计算模型进行对比研究之后,我们使用变阶变步长多步卫星轨道数值计算模型(DE/DEABM)进行气象卫星轨道计算,研制开发了新一代卫星轨道计算及遥感数据地理定位软件系统。该软件系统中卫星轨道数值积分计算模型包含了多项摄动因素计算,特别是对低轨卫星影响较大的因素,其中地球的球形引力项使用了高精度高阶EGM-96地球引力场模型,提高了非球形引力摄动计算精度,另外还考虑了太阳、月亮引力项,辐射光压摄动和大气摄动因素,使得轨道计算精度大大提高。在遥感数据定位算法开发工作中,以中国2002年5月发射的风云1号D星10通道扫描辐射计和计划2008年上半年发射的风云3号A卫星中分辨率光谱成像仪等遥感仪器为对象,比较详细地分析和研究了探测器、焦平面、主光学系统和扫描镜等遥感仪器几大关键部件的光学几何关系,提高了坐标转换系统计算精度。经过对风云1号D星多天逐日的轨道计算和定位计算试验,结果表明该软件系统24h风云1号D星轨道计算卫星矢径精度可达到几十厘米至几十米,较原来平根数分析解方法1000m左右精度有显著量级的提高。同时,风云1号D星遥感数据地理定位精度达到星下点1个像元。