GPS相对定位在重力卫星KBR测距中的应用

卫星重力测量技术的应用对于地球重力场的反演具有划时代的意义,是当今大地测量领域的研究前沿和关注热点之一,我国目前在该领域研究尚属起步阶段。文章介绍了重力卫星测量系统的组成,研究了GPS相对定位与定时在重力卫星K波段测距系统(KBR)微米级测距中的作用,给出了利用双频GPS相对定位与定时结果修正KBR测距的方案,并通过仿真实际应用对该方案进行验证。验证结果表该方案可达到重力卫星测量的要求。

一种KBR系统相位中心在轨标定算法

为了保证低低跟踪(SST-LL)重力卫星K波段微波测距(KBR)系统在轨测距精度,提出了一种KBR系统相位中心在轨标定算法。首先根据卫星姿态机动律设计了一种姿态控制算法,将卫星姿态控制分为喷气机动控制过程和稳定控制过程,然后将卫星稳定控制过程中的KBR、GPS及星敏感器观测数据代入扩展卡尔曼滤波器中估计出KBR系统相位中心的位置。最后进行了数学仿真验证,结果表明该算法能够对标定过程中的卫星姿态进行稳态控制,姿态稳定控制精度俯仰、偏航优于1mrad,滚动优于3mrad;双星KBR相位中心三轴标定精度均控制在1mm以内,具有良好的稳定精度。

重力卫星KBR系统USO稳定度仿真研究

K波段微波测距系统(KBR)是低-低卫星跟踪卫星模式(SST-LL)重力测量卫星最关键的测量设备,其性能直接影响反演的地球时变重力场模型。超稳定振荡器(USO)作为整个KBR系统的频率基准,其稳定度对KBR系统测距精度有着重要影响。本文根据双向测量载波相位对比原理构建KBR仿真系统,利用幂率法模拟不同频率稳定度下的USO噪声误差,馈入到KBR仿真系统中进行仿真。结果表明,利用该模型当USO频率稳定度的阿伦方差达到1×10-12/s时,可满足公布的GRACE卫星KBR系统10μm的测距误差要求。

基于DDS技术的超稳信号源研究

简单介绍我国重力场测量卫星的高精度K波段星间测距系统的概念和其关键部分超稳定晶体振荡器的概念。核心介绍利用高稳定商用标准频率无电极式谐振器,通过直接数字频率综合技术(DDS),产生所需特殊频点的超稳定晶体振荡器,使其稳定度满足技术指标要求。有利于航天器一体化设计,减少研制费用和研制周期。通过实验证明此设计达到预期目标。

电离层延迟对GRACE-FO卫星KBR观测数据的影响

由于GRACE-FO卫星的K波段星间精密测距载荷工作时受到电离层影响,导致星间距离数据不可避免地含有电离层延迟误差,影响重力场反演精度.为深入分析电离层延迟效应对星间距离变化率及重力场反演的影响,利用2019年1月的GRACE-FO卫星Level-1A级数据自主实现KBR1B产品预处理过程,分别解算不考虑电离层延迟的K/Ka单频星间距离和双频消电离层延迟的星间距离,并导出星间距离变化率,解算了60阶次的重力场模型,结果分析表明:不进行电离层延迟改正得到的星间距离变化率和K波段测距系统(KBR)双频测距消除电离层延迟的星间距离变化率的差异约为2.0×10^(-5)m/s,不满足星间距离变化率的精度要求,影响重力场模型尤其是中高阶位系数的解算精度,且随着阶次的增加影响越大;此外自主处理的星间距离结果与美国喷气动力实验室提供的结果精度相当.