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测绘通报 2020年第1期 66-70页

作者：盛超潘树国赵涛曽攀黄砺枭东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096

利用厂商模型、MGEX模型和ESA模型对BDS卫星天线相位中心偏差进行改正,结果表明,3种模型对BDS精密单点定位精度均有所提升,其中,水平方向提升1~2 cm,高程方向定位精度由1 dm提升为厘米级,ESA模型优于另外两种模型。利用GPS接收机天线相... 详细信息

利用厂商模型、MGEX模型和ESA模型对BDS卫星天线相位中心偏差进行改正,结果表明,3种模型对BDS精密单点定位精度均有所提升,其中,水平方向提升1~2 cm,高程方向定位精度由1 dm提升为厘米级,ESA模型优于另外两种模型。利用GPS接收机天线相位中心偏差改正值对BDS接收机天线相位中心偏差进行改正,其精度改善情况随天线类型的不同而存在差异,水平方向精度影响为毫米级,高程方向与天线类型有关,精度影响最大可达厘米级。

关键词： BDS 天线相位中心偏移天线相位中心变化模型改正精密单点定位

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面向航天器在轨服务的差分GNSS相对定位技术研究

面向航天器在轨服务的差分GNSS相对定位技术研究

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作者：胡兆俊中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院）

学位级别：硕士

对于发生故障或燃料耗尽的高价值航天器,在轨提供维修或延寿服务具有重要的经济和技术价值。导引服务航天器轨道抵近和停靠对接到目标航天器的相对定位技术是此类在轨服务能力的关键。基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite... 详细信息

对于发生故障或燃料耗尽的高价值航天器,在轨提供维修或延寿服务具有重要的经济和技术价值。导引服务航天器轨道抵近和停靠对接到目标航天器的相对定位技术是此类在轨服务能力的关键。基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的差分GNSS相对定位技术可以提供高精度、连续可靠的相对位置信息,是该领域重要的发展方向。目前基于差分GNSS的星间相对定位技术在两星相距数公里～百米时发挥着重要作用,但当服务航天器抵近悬停或绕飞观测目标航天器时,由于两个航天器姿态运动引起共视天区变化,差分GNSS相对定位存在中断的风险,需开展增强系统可靠性的针对性研究。本文主要工作内容包括以下四个部分:(1)设计实时载波相位差分相对定位系统。分析导航星信号在传输过程中存在的主要误差,构建双差载波相位观测方程;线性化伪距观测方程,基于最小二乘法原理计算差分GNSS接收机概略位置;使用LAMBDA法求解双差载波相位观测方程的整周模糊度,解算相对位置。最后,通过场外试验与半物理仿真试验对实时载波相位差分相对定位系统的基本定位能力进行了验证。(2)设计三天线观测量组合差分相对定位方法。针对服务航天器、目标航天器姿态运动引起共视卫星数量长期不足5颗进而导致差分GNSS中断的问题,提出基于矢量运算原理的天线观测量组合差分相对定位方法。该方法能够有效提升服务航天器与目标航天器间的共视卫星数量,增加载波相位观测方程的个数,提高定位稳定性。还分析了不同程度的天线相位中心偏移对三天线观测量组合差分相对定位方法的影响。结果表明,随着天线相位中心偏移的增大,三天线观测量组合差分相对定位方法的中断率、定位误差不断升高。(3)设计多源GNSS并行差分相对定位方法。基于北斗导航星座与GPS导航星座时空统一的空间环境,设计了北斗与GPS双模组合的三天线并行差分相对定位方法,轮循查找有效相对定位输出。结果表明,该方法受天线相位中心偏移的影响小,但在绕飞阶段差分GNSS相对定位稳定性弱于三天线观测量组合差分相对定位方法。在两种差分相对定位方法具有互补性的基础上,提出了多源GNSS并行差分解算相对位置的机制,搜索双差分GNSS相对定位系统中有效相对定位输出,进一步提高航天器在轨服务差分GNSS相对定位的稳定性。(4)设计仿真分析系统。面向在轨服务航天器近距离观测需求,设计服务航天器对目标航天器近距离轨道悬停、抵近和绕飞试验场景。基于姿态轨道动力学仿真机、双通道导航星模拟器和差分GNSS接收机搭建半物理仿真分析系统,仿真在轨服务试验场景、导航星信号和两星间差分GNSS相对定位数据,并使用MATLAB、STK等工具软件辅助分析验证差分GNSS相对定位算法。

关键词：在轨服务相对定位差分GNSS 观测量组合天线相位中心偏移

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