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神经网络在北斗导航卫星轨道预报中的应用

武汉大学学报（信息科学版） 2015年第9期40卷 1253-1258页

作者：李晓杰郭睿黄金朱陵凤谭红力董恩强北京卫星导航中心北京100094 北京市遥感信息研究所北京100192

导航卫星的自主定轨是提高卫星导航系统生存能力的一个重要手段,在解决导航星座自主定轨中涉及到高精度的轨道预报,提高轨道预报精度对于自主定轨精度有着重要意义。针对利用动力学模型得到的预报轨道随时间推移精度衰减较快的问题,本... 详细信息

导航卫星的自主定轨是提高卫星导航系统生存能力的一个重要手段,在解决导航星座自主定轨中涉及到高精度的轨道预报,提高轨道预报精度对于自主定轨精度有着重要意义。针对利用动力学模型得到的预报轨道随时间推移精度衰减较快的问题,本文提出了一种改进北斗导航卫星中长期轨道预报精度的新方法。利用神经网络作为建立预报模型的工具,在动力学模型的基础上建立神经网络模型,通过对历史时刻预报误差的学习及训练,掌握其变化规律,再用于补偿和改进当前时刻的预报轨道,以达到提高预报精度的目的。本文制定了导航卫星轨道中长期预报方案,并利用实测数据进行了实验分析,结果表明,采用神经网络模型补偿预报轨道误差时,不同卫星在不同初始时刻下的改进效果是不同的。预报15d导航卫星的轨道精度由318m提高至19m,预报30d轨道精度由1 757m提高至49m。预报15d、30d轨道改进幅度分别为41%-80%、32%-88%。

关键词：北斗导航卫星自主定轨神经网络轨道预报数值滤波平滑

利用北斗观测数据实时监测中国区域电离层变化

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空间科学学报 2017年第1期37卷 67-74页

作者：董恩强曹月玲宫磊刘晓萍常志巧吴晓莉北京卫星导航中心北京100094 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实... 详细信息

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实时多频伪距和相位观测数据,采用相位平滑伪距方法计算电离层穿刺点电子含量,分析通过北斗系统GEO卫星监测的电离层周日变化特性;采用多面函数方法拟合中国区域1°×1°分辨率的电离层延迟量,每5 min绘制一幅中国区域电离层图,观测区域所有电离层穿刺点拟合残差RMS为2.778TECU;分析北斗系统实时监测中国区域电离层异常情况,当发生电离层异常变化时,相邻两天的VTEC(Vertical Total Electronic Content)峰值相差约60 TECU.

关键词：北斗系统电离层延迟多面函数区域电离层图电离层异常

基于三频数据的北斗卫星导航系统DCB参数精度评估方法

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中国空间科学技术 2013年第4期33卷 62-70页

作者：樊家琛吴晓莉李宇翔魏钢北京卫星导航中心北京100094

差分码偏差(Differential Code Biases,DCB)参数作为导航电文中重要的一项,是影响用户PNT服务的主要误差源之一。北斗卫星导航系统(后文简称"北斗系统")发射三个频点的导航信号,在导航电文中需要发播卫星的2个TGD(Timing Group Delay)... 详细信息

差分码偏差(Differential Code Biases,DCB)参数作为导航电文中重要的一项,是影响用户PNT服务的主要误差源之一。北斗卫星导航系统(后文简称"北斗系统")发射三个频点的导航信号,在导航电文中需要发播卫星的2个TGD(Timing Group Delay)参数。文章首先介绍了北斗系统卫星DCB参数最小二乘解算与形式误差评估;其次根据北斗系统三频特点,提出了不同频点组合计算垂直方向电离层电子总含量(VTEC)互差的DCB精度定量评估方法,并与IGS(International GNSS Service)提供的GPS卫星DCB精度进行比较;最后,详细分析了DCB参数精度对用户等效距离误差(UERE)计算和定位计算的影响,分别采用卫星出场标定DCB参数和经过解算DCB参数进行评估。实测数据分析结果表明,北斗系统卫星DCB参数解算形式误差与IGS解算GPS卫星DCB参数形式误差相当,但受卫星类型和解算测站的几何分布限制,北斗系统卫星DCB参数解算不确定度相比IGS略差,估计精度优于0.5ns,不同频率组合计算VTEC互差绝对值均值优于0.6TECU。相比采用卫星出场标定值,采用系统解算DCB参数后,双频用户三维位置误差改善13.80%～47.42%。

关键词：差分码偏差参数三频数据精度评估北斗卫星导航系统

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GEO卫星广播星历的拟合参数设计

中国空间科学技术 2013年第3期33卷 46-51页

作者：杜兰张中凯刘利何峰黄华信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450052 中国科学院上海天文台上海200030 北京环球信息应用开发中心北京100094

基于第一类无奇点要素的拟合参数和5°倾角旋转法,可以实现GEO发播电文与MEO和IGSO的电文一致性,但是没有完全避免数学奇异性。文章从无奇点要素的选取和主要摄动力的影响分析两方面出发,提出了一套16参数的GEO星历表示法。首先,利用同... 详细信息

基于第一类无奇点要素的拟合参数和5°倾角旋转法,可以实现GEO发播电文与MEO和IGSO的电文一致性,但是没有完全避免数学奇异性。文章从无奇点要素的选取和主要摄动力的影响分析两方面出发,提出了一套16参数的GEO星历表示法。首先,利用同步要素描述卫星的星下点运动轨迹;其次,摄动参数中顾及了地球引力位田谐项引起的定点漂移。拟合试验表明,2h星历拟合的用户距离误差的均方根优于0.01m。

关键词：广播星历参数拟合无奇点要素同步要素摄动地球静止轨道导航卫星

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基于STK的探月飞行轨道仿真

测绘通报 2012年第S1期 26-28页

作者：杜兰王若璞张中凯王占统信息工程大学导航与空天目标工程学院河南郑州450052

STK(satellite tool kit)是美国AGI公司开发的领先于航天工业的商业化软件分析包,它可以快捷地支持航天任务周期全过程的复杂分析,并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果。利用STK8.1模拟嫦娥一号卫星升空奔月和环月的全过程,探讨ST... 详细信息

STK(satellite tool kit)是美国AGI公司开发的领先于航天工业的商业化软件分析包,它可以快捷地支持航天任务周期全过程的复杂分析,并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果。利用STK8.1模拟嫦娥一号卫星升空奔月和环月的全过程,探讨STK/Ast-rogator模块中Target自动计算工具的使用和设计方法。

关键词： STK 月球探测嫦娥一号

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地月系Halo轨道族的分岔研究

测绘科学技术学报 2010年第2期27卷 101-104页

作者：王丹丹张守余杜兰信息工程大学测绘学院 92383部队上海市空间导航与定位技术重点实验室

讨论了利用单值矩阵的特征值研究Halo周期轨道稳定性和分岔特性的方法;建立了稳定阶数用于对周期轨道稳定性进行定性评判;系统地研究了对周期轨道拟周期分岔、正切分岔和n倍周期分岔。最后计算了地月系L1点附近Halo轨道族的稳定性和分岔... 详细信息

讨论了利用单值矩阵的特征值研究Halo周期轨道稳定性和分岔特性的方法;建立了稳定阶数用于对周期轨道稳定性进行定性评判;系统地研究了对周期轨道拟周期分岔、正切分岔和n倍周期分岔。最后计算了地月系L1点附近Halo轨道族的稳定性和分岔,指出分岔轨道将在深空探测轨道设计中发挥独特的作用。

关键词：圆型限制性三体问题单值矩阵轨道分岔轨道稳定性 Halo轨道

北斗电离层延迟模型参数长期变化模拟分析与应用研究

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测绘科学与工程 2014年第2期34卷 65-69页

作者：董恩强吴晓莉唐云常志巧郭睿朱陵凤北京卫星导航中心北京100094

北斗卫星导航系统采用8参数电离层模型用于单频用户的电离层改正。在导航信号格式设计中，每个模型参数需分配相应的位长以及量化单位。利用12年欧洲定轨中心（CODE：Center for OrbitDetermination in Eumpe）发布的格网电离层模型（GI... 详细信息

北斗卫星导航系统采用8参数电离层模型用于单频用户的电离层改正。在导航信号格式设计中，每个模型参数需分配相应的位长以及量化单位。利用12年欧洲定轨中心（CODE：Center for OrbitDetermination in Eumpe）发布的格网电离层模型（GIM：Grid Ionospheric Model）数据，分别基于北斗卫星导航系统不同信号频率，拟合每一天的电离层预报模型参数，分析各参数的大小与变化情况。分析结果表明，部分参数的大小与导航信号频率及太阳活动程度有关，导航信号频率越大，参数幅值越小；太阳活动越剧烈，参数幅值越大。在参数变化特性分析基础上，提出了导航电文中电离层预报模型参数的设计原则，分析了导航电文参数量化对用户电离层延迟修正带来的误差。

关键词：北斗卫星导航系统电离层延迟 Klobuchar 太阳活动量化误差

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航天器DOR信号本地相关处理的建模与仿真

飞行器测控学报 2012年第4期31卷 15-19页

作者：陈略唐歌实韩松涛范斐北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 中国科学院上海天文台上海200030 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

详述了DOR（差分单向测距）信号的本地相关处理方法。首先根据轨道预报确定先验时延模型值,利用高精度频率估算方法估计航天器DOR信号的星上发射频率,然后通过时延模型值与频率估计值构造DOR本地模型信号,再将此模型信号分别与测站接收... 详细信息

详述了DOR（差分单向测距）信号的本地相关处理方法。首先根据轨道预报确定先验时延模型值,利用高精度频率估算方法估计航天器DOR信号的星上发射频率,然后通过时延模型值与频率估计值构造DOR本地模型信号,再将此模型信号分别与测站接收的DOR实测信号进行互相关运算,提取相关相位,解算高精度时延观测量。推导了DOR信号本地相关处理的数学模型,通过信号仿真验证了该方法的有效性,在仅考虑系统噪声影响与轨道预报误差的条件下,仿真时延测量精度达到0.1 ns,为深空航天器精密轨道测量提供了一种可借鉴的技术方法。

关键词：差分单向测距(DOR) 本地相关处理相关相位群时延

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太阳风暴期间的北斗电离层建模优化

中国科学：物理学、力学、天文学 2015年第7期45卷 16-22页

作者：董恩强常志巧李晓杰谭红力樊家琛吴晓莉北京卫星导航中心北京100094 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030 北京大学计算机学院北京100871

北斗卫星导航系统发播地理坐标系下8参数Klobuchar电离层模型提供给单频用户使用,且采用实时观测数据每2 h更新一次模型参数.太阳风暴会造成电离层严重扰动,可能对电离层模型预报精度带来严重影响.本文针对北斗系统电离层模型参数特点,... 详细信息

北斗卫星导航系统发播地理坐标系下8参数Klobuchar电离层模型提供给单频用户使用,且采用实时观测数据每2 h更新一次模型参数.太阳风暴会造成电离层严重扰动,可能对电离层模型预报精度带来严重影响.本文针对北斗系统电离层模型参数特点,在分析相邻两天周期项参数对改正精度影响的基础上,设计了基于历史周期项参数的模型解算方法,首先利用前一天24 h观测数据解算的余弦周期项参数作为当天模型周期项参数,然后利用当天累积数据,采用最小二乘方法解算余弦幅值项参数.该方法固定对电离层模型精度影响较小的周期项参数,实现利用较短时段太阳风暴期间电离层穿刺点观测数据拟合电离层模型振幅参数,从而达到太阳风暴期间电离层模型改正精度显著提升.采用北斗实测电离层数据,分析比较北斗发播模型结果和基于历史周期项参数模型结果的预报精度,结果表明:太阳风暴期间,北斗系统发播模型结果因受前一天观测数据影响,预报精度大幅降低,电离层负暴期间中国区域平均预报精度比常态降低达40%,而基于历史周期项参数的模型结果在太阳风暴期间的预报精度均与平静期间精度相当,平均预报精度优于70%.

关键词：北斗系统太阳风暴电离层柯氏模型