基于GPS的卫星精密定轨方法研究

摘要

目前，随着低轨卫星在应用领域研究的不断深入，人们对卫星的定轨精度要求越来越高。星载GPS定轨技术能够进行连续观测，且具有一定的精度，是进行精密定轨的重要途径之一。本论文便是以基于星载GPS的卫星精密定轨为课题，对GPS数据的预处理和不同的GPS定轨方法等方面进行了研究，主要包括：
　　研究了GPS定轨中的选星问题。结果表明，在接收机存储空间有限的前提下，对接收机所能观测到的GPS卫星进行合理选择，能够有效避免定轨方程的奇异，具有实际的应用价值。然而，仅利用4颗GPS卫星进行定轨的精度有限，在存储空间足够的情况下，还应利用所有能够观测到的数据进行轨道的确定。
　　研究了对GPS双频载波相位观测值的质量控制，根据星载GPS数据的实际情况，将观测数据末尾段的周跳和粗差识别条件作适当的改动，提出了正反向两次探测16个历元内周跳的方法。采用双频P码伪距/载波相位组合法对载波相位观测值的整周模糊度进行解算。
　　介绍了已事先解出模糊度的基于载波相位的几何法定轨方法；研究了在定轨同时解整周模糊度的方法；介绍了动力学定轨和在其基础上的简化动力学法；深入分析了各种条件对定轨精度的影响，得出了所有方法都能够对卫星进行精密定轨的结论。
　　最后，利用GRACE卫星星载GPS接收机上的实测数据进行实例分析，比较了各种定轨方法的优缺点，并对定轨误差进行了深入的分析。结果表明，利用星载GPS进行定轨的误差在十几米左右，基本满足了轨道确定的要求。

目录

基于GPS 的卫星精密定轨方法研究

STUDY ON PRECISE ORBITDETERMINATION USING GPS

摘要

Abstract

绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 本文主要研究内容

第2章 星载GPS定轨基础

2.1 基本参考系统

2.2 星载GPS定轨的基本观测模型

2.3 选星问题

2.4 IGS精密星历及其差值方法

2.5 本章小结

第3章 星载GPS观测数据的预处理

3.1 周跳的探测与修复

3.2 整周模糊度的解算

3.3 仿真实例

3.4 本章小结

第4章 基于星载GPS的非差几何法定轨

4.1 概述

4.2 已事先解出模糊度的载波相位几何法定轨

4.3 需解模糊度的双频载波相位几何法定轨

4.4 仿真实例

4.5 本章小结

第5章 基于星载GPS的动力学定轨

5.1 概述

5.2 卫星的运动方程及其动力学模型

5.3 扩展的卡尔曼滤波算法

5.4 动力学法基础上的简化动力学定轨

5.5 仿真实例

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢