联合SLR的BDS精密定轨光压模型影响与分析

围绕联合卫星激光测距(SLR)数据的北斗卫星导航系统(BDS)精密定轨中光压模型选取和精化问题,分析了不同光压模型对轨道精度的影响,包括ECOM1、ECOM2以及混合光压模型。采用125个全球GNSS测站和23个SLR测站265天观测数据进行联合定轨,从SLR检核、轨道边界不连续性以及轨道预报三方面对定轨精度进行分析,结果表明:联合定轨均能显著提高轨道的SLR检核精度,其中采用混合光压模型时精度最高。采用ECOM1和ECOM2时,联合SLR观测值定轨降低了BDS卫星计算轨道和预报轨道的精度,采用混合模型时BDS卫星轨道预报精度略有提升。综合外符合和内符合精度,建议在联合SLR观测数据进行BDS卫星精密定轨时采用混合光压模型。

由SLR观测的地心周期性运动(1993-2006年)(英文)

地球质心(CM)是整个地球的质量中心,地心运动是由地球系统的质量重新分布激励的,特别是流体圈层。利用SLR对LAGEOS1/2卫星的距离观测,解算1993—2006年期间的地心运动时间序列,然后分别利用小波变换和最小二乘法分析该序列,发现地心运动存在长期和周期性变化。地心的长期运动表明地壳形状在变化。季节性变化是地心运动的主项,主要是由地球流体圈层的质量分布造成的,如海洋、大气和陆地水等。地心运动还存在其他周期性和准周期性变化。地心运动存在2～5年的长周期变化。许多周期都存在渐变,这表明整个地球系统质量和环境存在不规则的变化。

事件计时器在卫星激光测距中的应用

传统时间间隔的测量速率受限于被测事件的时间间隔,事件计时概念的引入可以很好地提高测量速率。事件计时器是高重频(kHz级)卫星激光测距(SLR)技术的主要设备。该文介绍了事件计时器A032-ET的性能以及其在卫星激光测距中的应用,为我国开展高重频SLR研究提供了技术支持。

对GPS36卫星激光测距最佳观测时间的研究

针对GPS-36这颗卫星的运行特点,利用2004年全年的预报和实际观测记录,本文详细分析了这颗卫星的出没时间和运行规律,并通过日出日落时间与卫星运行规律来预报2005年GPS-36卫星每天通过的最大高度角及最佳观测时间。

皮纳微小卫星激光反射器设计及激光测距分析

皮纳卫星是指质量为千克级、以微机电系统技术为基础的小卫星。皮纳卫星能够通过组成星座、编队或卫星群完成单颗大卫星难以实现的任务,被广泛地应用于科研、技术试验、商业遥感等领域。皮纳卫星设计寿命短,在完成在轨服务后就会成为空间碎片,这时要想对皮纳卫星进行精准定位,就必须采用非合作目标的方式进行激光测距。按照目前空间非合作目标的激光探测能力,由于皮纳卫星尺寸小,导致返回的激光信号弱,探测难度大,且随着皮纳卫星发射次数的增多,将严重影响人类的空间科技活动。因此设计出适合于皮纳卫星的激光测距合作目标,使得激光测距技术的高精度特性应用于皮纳卫星的目标监测,这对空间目标高精度测量和提升碎片目标精密监测与预警有着重要的实用价值。本论文紧紧围绕研制出适合于皮纳卫星的微小激光反射器这一目标,立足于低轨皮纳卫星高难度的激光测距实用需求,设计质量轻、分布灵活、满足在轨和成为空间碎片后仍能采用常规的人卫激光测距技术进行观测、且便于标准化配置的微小卫星激光反射器。论文的主要工作内容如下:(1)理论计算并分析了星载激光测距合作目标的速差效应及其补偿方法、有效视场角、有效反射器面积、可观测时间、远场衍射分布、质心误差改正分布等核心技术参数,并以低轨卫星中常用的金字塔结构和八棱台结构激光反射器为例进行分析,为皮纳卫星激光反射器设计提供理论依据。(2)针对轨道高度在250—1 000 km的皮纳卫星,以标准立方体结构皮纳卫星为例,设计了质量不超过150 g、视场角满足360°、测距精度达厘米级、具有足够回波强度、且便于标准化配置的微小激光反射器,并设计了长方体和多面体结构皮纳卫星激光反射器。(3)为我国第一颗大气密度探测实验卫星PN1B设计了星载卫星激光反射器,这是国内首次采用通光口径为1 cm的微小激光反射器阵列,通过TROS1000流动人卫激光测距系统对该卫星进行的激光测距试验,观测期间其回波数最大值达314个/秒,验证了微小激光合作目标能够提供足够的的回波光子数。(4)设计了一种适用于角锥棱镜加工的靠体,在铣磨成型、粗磨及精磨和粗抛工序中直接通过该靠体的翻转实现角锥棱镜的成盘化加工,最后以配重分离器工艺进行精抛。使得角锥棱镜整体工艺方案加工工序减少、生产节奏快、效率高、质量可保证。(5)为确保卫星激光反射器发射成功后在太空环境中能正常工作,以皮纳低轨卫星激光反射器为例,介绍了激光反射器在地面进行的光学性能、力学性能、热学性能及空间辐照性能测试。

基于图像处理的SLR系统目标识别方法

针对卫星激光测距(SLR)系统中目标卫星识别困难的问题,提出一种通过使用图像处理技术实现SLR系统目标卫星识别的方案。基于Visual Studio2015和OpenCV3.4.0和Qt5.9.6开发环境编写实现SLR系统目标卫星识别的算法,实现在CCD图像中识别标注目标卫星。对运行在不同轨道高度的目标卫星进行测试,试验表明算法具有通用性、准确性、可行性。

陆态网络VLBI和SLR站的空间归心测量

为了实现多种地壳运动测量技术的综合应用,研究了对全球卫星导航定位系统(GNSS)、甚长基线干涉测量(VLBI)和卫星激光测距(SLR)基准站观测数据进行联合解算的关键技术——高精度的空间归心测量。首次全面地进行了对实时监测地球岩石圈、水圈和大气圈变化的中国大陆构造环境监测网络(CMONOC)中VLBI站和SLR站的归心测量,并给出了观测结果,这对于CMONOC的运行与维护具有非常重要的意义。

用Dual 83/20微机实时收集人卫激光测距资料

本文主要介绍了用Dual 83/20微机进行实时收集,处理激光测距资料的方法。所收集的测距参数有:激光发射时刻、测站和卫星之间的距离、卫星的方位和高度等。为了实时收集和处理大批量的各种类型的测距参数,我们在Dual 83/20微机和SLR测距仪之间设计了一个接口转换系统。

短弧段ETALON卫星的SLR数据解算分析

提出一种短弧段ETALON卫星的SLR数据处理策略,仅解算卫星轨道、测站距离偏差、地球自转参数,并利用2018-01~10数据进行验证。结果表明,ETALON-1/2卫星定轨残差RMS分别为1.11 cm、1.08 cm;与IERS-C04产品相比,短弧段数据解算的X_(p)、Y_(p)、LOD参数误差RMS分别为2.21 mas、2.26 mas、218.30μs/d;与ILRS事后最终轨道相比,ETALON-1卫星R、T、N方向轨道精度分别为1.6 cm、8.5 cm、6.8 cm,ETALON-2卫星R、T、N方向轨道精度分别为2.1 cm、8.9 cm、8.7 cm。

利用SLR对GLONASS-M卫星系统精密定轨研究

利用人卫激光测距(SLR)技术,构建了GLONASS-M卫星的精密定轨模型,并以CODE GNSS数据分析中心发布的GLONASS精密星历作为标准轨道,得到SLR定轨误差在测距方向精度可以达到10cm,对于连续的21天时间序列SLR定轨精度径向可以达到30cm,三维方向可以达到1m以内,以CODE的轨道产品为标准轨道为SLR定轨结果进行精度评定,其定轨精度相当。对比分析了不同弧段、不同轨道面的GLONASS-M卫星的定轨精度,采用7天的定轨弧长对GLONASS导航卫星进行SLR定轨可得到最优解。

基于星载GPS数据的HY-2B卫星简化动力学精密定轨

为研究满足HY-2B星载GPS定轨要求的EGM2008重力场模型合理阶次和HY-2B卫星简化动力学定轨精度,采用HY-2B卫星14天星载GPS观测数据及不同阶次EGM2008重力场,进行简化动力学轨道确定。结果表明:采用120阶及以上阶次的EGM2008重力场模型,能够获得厘米级高精度定轨结果。同时,检核结果显示:采用简化动力学法定轨时,载波相位残差结果稳定在6.2~6.8mm之间,重叠轨道对比结果在轨道径向、切向、法向上均优于0.6cm,SLR检核整体轨道精度优于4cm。定轨结果满足测高卫星需求,可为后续我国海洋系列卫星精密轨道确定等相关科学研究提供借鉴。

基于伪随机脉冲估计的简化动力学卫星定轨方法

采用简化动力学模型和星载GPS非差观测值,通过在确定性卫星运动方程中引入伪随机脉冲参数,将确定性参数和伪随机脉冲参数一起估计,对CHAMP卫星进行精密定轨。定轨软件采用自行研制的CASMORD精密定轨软件,定轨结果与GFZ事后定轨结果以及SLR结果进行了比较与分析。结果表明,采用简化动力学方法对CHAMP卫星定轨,在X、Y、Z三个方向的均方根误差(RMS)基本一致,轨道位置精度优于10cm,与SLR比较,测距精度优于5cm,定轨结果可靠,验证了算法的可行性和软件的定轨精度。

基于平方根信息滤波的北斗卫星实时定轨方法

连续、稳定、高精度的实时卫星轨道产品是北斗国际化、规模化、智能化应用的重要前提.当前,北斗卫星导航系统(BDS)的实时精密轨道产品多基于“批处理解算+轨道预报”的超快速模式获得,存在连续性较差、稳定性较低、精度不高等问题.为此,本文采用平方根信息滤波(SRIF)方法对北斗卫星精密轨道进行实时逐历元解算.实验结果表明:相比于超快速定轨模式,基于实时滤波方法的轨道产品能够有效避免边界跳变,具有更好的连续性和稳定性;同时,实时滤波定轨方法能够显著提高BDS的轨道精度,其中中轨道地球卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)的三维轨道误差分别减小了46%和68%,卫星激光测距(SLR)检核精度也普遍优于预报轨道.

卫星激光反射器质心改正的概率模型

卫星激光测距通过测量激光脉冲在地面观测站和卫星之间的往返时间来计算卫星到测站的距离。激光反射器位置到卫星质心的距离即质心改正(CoM)需要精确标定,以提高卫星测距精度。卫星激光反射器的质心改正误差主要由角反射器分布效应引起,质心改正与激光束的入射角、角反射器排列结构和地面测距站位置有关。卫星角反射器对光子的反射概率与反射器的有效雷达截面积成正比,本文对角反射器的有效雷达截面面积进行拟合,建立以入射角为随机变量的概率模型,计算了球形LAGEOS-1/2的质心改正值,基于长期观测数据使用不同质心改正值进行了精密定轨,分析了其加权残差变化。同时,对BeiDou-M3的角反射器为平面阵列的情况进行了讨论,计算了质心改正值,用一个月的数据进行精密定轨。试验结果表明,基于概率理论的模型在精密轨道中与国际激光测距服务(ILRS)公布的结果相当,说明概率模型适用于球型卫星或非球型卫星。

HY-2卫星双频GPS精密定轨技术

海洋二号(HY-2)卫星双频全球定位跟踪系统(GPS)接收机获取的GPS数据是基于非差简化动力学方法应用于HY-2卫星精密轨道确定。差分GPS载波相位数据可以消除钟差,同时利用GPS数据获得HY-2卫星轨道和GPS卫星轨道。GPS数据确定的轨道利用激光测距进行了检核,并与法国太空总署确定的轨道以及综合定轨策略确定的轨道进行了比较,HY-2卫星基于GPS数据精密轨道径向成分优于3cm。

1999年LAGEOS卫星全球快速标准点数据精度的评估

综述了 1999年全球 4 0多个台站的人卫激光测距 (SLR)快速标准点资料的分析处理工作。介绍了全球SLR资料快速分析处理的方法和定轨模型 ,并对各个SLR站的观测结果进行了评估 ,给出了各测站的距离偏差、时间偏差以及所能达到的测距精度。其中每 3天一个弧段LAGEOS卫星定轨的均方差 (rms)为 1cm左右 ,与美国空间研究中心 (CSR)的定轨结果相当。

星地时间比对的原理及实现

文章介绍了几种星地时间比对的方法并对几种方法的精度进行了简要分析。为验证分析的正确性，文章首先采用2002年10月GPS35卫星的伪距和SLR实测数据计算了星地钟差，然后将本文计算的星地钟差与IGS精密星地钟差进行了比较。通过比较分析发现：①利用伪距与卫星激光测距比对计算的星地钟差精度可以达到1．5ns；测定的星地钟差与实际的星地钟差不存在系统差。②利用伪距与卫星激光测距比对可以完成导航卫星钟与地面系统标准时钟的比对；该方法有助于分离导航卫星的坐标和钟差，便于对星地钟差的研究。

地球定向参数测量发展现状和展望

随着我国空间探测工程的快速发展,对地球定向参数(EOP)的精度需求越来越高.通过对地球定向参数的测量原理进行介绍,以现有的经典光学观测手段、甚长基线干涉测量(VLBI)、全球卫星导航系统(GNSS)、多里斯系统(DORIS)、激光测月(LLR)和卫星激光测距(SLR)等为代表的现代空间大地测量手段对地球定向参数测量原理及特点进行全面的阐述,对地球定向参数的自主测量与服务进行展望,为我国建设自主的地球定向参数测量系统提供理论基础和参考.

基于星载GPS数据的Jason-3卫星简化动力学和运动学法精密定轨

利用Jason-3星载GPS观测数据,采用简化动力学方法和运动学方法对Jason-3卫星进行精密定轨研究.通过载波相位残差、重叠轨道对比、参考轨道对比和卫星激光测距(SLR)轨道检核四种方式评定轨道精度.计算相位残差均方根(RMS)值,简化动力学轨道的RMS值在0.7~0.8 cm,运动学轨道的RMS值在0.50~0.55 cm;简化动力学轨道重叠部分径向RMS值达到0.32 cm,运动学轨道重叠部分径向RMS值达到1.12 cm;与国际DORIS服务(IDS)官方提供的参考轨道对比,简化动力学轨道径向精度达到1.47 cm,运动学轨道径向精度达到4.36 cm;利用SLR观测数据进行核验,简化动力学轨道精度整体优于2.1 cm,运动学轨道精度整体优于3.3 cm.通过实验证明:Jason-3卫星的简化动力学轨道和运动学轨道的精度均达到cm级.

联合GNSS和SLR观测对地球自转参数的解算与分析

选取不同数量的IGS站,分别利用GPS和GPS+GLONASS观测数据计算ERP参数,并将结果和IGS公布值进行比较,分析测站数量增加和加入GLONASS观测数据对解算ERP参数的影响。此外,还利用GLONASS卫星的全部卫星激光测距(SLR)数据进行ERP参数解算,并将SLR结果和GNSS解算结果联合计算ERP,结果表明,联合SLR可改善GNSS数据解算ERP参数及高频ERP参数的系统性误差影响和稳定性。