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天文学进展 2018年第2期36卷 205-212页

作者：陆畅胡小工周善石唐成盼董文丽中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049

为满足多种卫星轨道的应用需求,在星基增强系统新增的L5信号接口中重新设计了一种10参数星历模型。使用2016年北斗卫星系统地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星的精密轨道数据,在内符合精度、拟合成功率以及运算速... 详细信息

为满足多种卫星轨道的应用需求,在星基增强系统新增的L5信号接口中重新设计了一种10参数星历模型。使用2016年北斗卫星系统地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星的精密轨道数据,在内符合精度、拟合成功率以及运算速度等方面,分别评估了10参数星历模型在这些卫星轨道上的拟合效果。试验结果表明,10参数星历模型可以保证10^(-3)cm左右的内符合精度。但地球同步轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星的拟合成功率分别为89.36%和99.17%。尝试去除idot参数以解决拟合失败的问题,结果表明,该处理可以实现100%的拟合成功率,但拟合误差有所上升,且对不同的轨道类型,拟合运算速度有不同程度的提升或下降。

关键词：星基增强系统星历拟合 L5信号全球导航卫星系统

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用压缩型有偏估计解决GEO星历拟合中的不适定问题

用压缩型有偏估计解决GEO星历拟合中的不适定问题

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第二届中国卫星导航学术年会

作者：陈刘成刘雁雨黄勇何峰阮仁贵北京环球信息应用开发中心西安测绘研究所

基于常用的最小二乘无偏估计方法,采用开普勒轨道根数星历模型拟合GEO卫星广播星历,会出现部分参数取值范围变化异常、超出接口设计范围的问题。本文分析了开普勒轨道根数星历模型对GEO卫星的适用性,从参数相关性、法矩阵特征值、条件... 详细信息

基于常用的最小二乘无偏估计方法,采用开普勒轨道根数星历模型拟合GEO卫星广播星历,会出现部分参数取值范围变化异常、超出接口设计范围的问题。本文分析了开普勒轨道根数星历模型对GEO卫星的适用性,从参数相关性、法矩阵特征值、条件数等多个角度诊断了GEO星历拟合法方程的病态程度。分析结果表明拟合方程系数矩阵线性化求导误差及法矩阵严重病态等原因能够引起GEO星历参数拟合结果超限问题。本文首次提出了基于有偏估计解决GEO星历拟合不适定问题,并设计和优化了以均方差替代拟合残差作为评价指标的部分参数模约束星历拟合目标函数。基于有偏估计思想,采用多元岭参数估计实现了对星历拟合超限参数的模压缩估计,并进行了长期的实测GEO卫星轨道星历拟合验证实验。结果表明:采用有偏估计能够解决GEO星历拟合精度或参数模超限问题,其算法自动化程度和稳定性完全能够满足工程应用需求。

关键词：天体测量学不适定问题有偏估计星历拟合 GEO

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基于GLONASS星历拟合的短弧运动学定轨

基于GLONASS星历拟合的短弧运动学定轨

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第五届中国卫星导航学术年会

作者：靖守让刘思慧徐博孙广富国防科技大学电子科学与工程学院北京跟踪与通信技术研究所

在导航卫星姿态调控和轨道机动后的短弧跟踪条件下,基于多项式拟合定轨法不能很好描述卫星运动规律从而导致预报精度较差;基于GPS星历的10参数拟合定轨法在较短弧段容易出现拟合失败的情况。针对上述问题,首次提出基于GLONASS星历拟合... 详细信息

在导航卫星姿态调控和轨道机动后的短弧跟踪条件下,基于多项式拟合定轨法不能很好描述卫星运动规律从而导致预报精度较差;基于GPS星历的10参数拟合定轨法在较短弧段容易出现拟合失败的情况。针对上述问题,首次提出基于GLONASS星历拟合的短弧段定轨方法。首先利用多项式拟合法得到的位置、速度信息作为GLONASS星历拟合的初值,然后使用最小二乘拟合获得弧段起始点的卫星位置、速度以及日月引力加速度。仿真算例表明,在卫星轨道各轴均加入标准差为3m的随机误差的情况下,5分钟短弧定轨位置精度优于5m,预报5分钟轨道精度优于20m,而基于GPS星历的10参数拟合法出现拟合失败情况;10分钟短弧定轨并预报5分钟两种方法精度相当。

关键词： GLONASS星历轨道机动精密定轨星历拟合

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地球静止轨道卫星广播星历参数拟合与试验分析

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测绘学报 2011年第S1期40卷 52-58页

作者：何峰王刚刘利陈刘成胡小工黄勇宋叶志阮仁桂北京环球信息应用开发中心北京100094 中国科学院上海天文台上海200030 西安测绘研究所陕西西安710054

介绍GEO卫星广播星历参数超限的现象和规律,根据解算方程病态性和轨道动力学特性分析该参数超限的原因,设计在不显著损失精度前提下多种改善参数超限的拟合方案,利用实测数据进行试验。结果表明:固定超限参数的同时解算其余星历参数和... 详细信息

介绍GEO卫星广播星历参数超限的现象和规律,根据解算方程病态性和轨道动力学特性分析该参数超限的原因,设计在不显著损失精度前提下多种改善参数超限的拟合方案,利用实测数据进行试验。结果表明:固定超限参数的同时解算其余星历参数和进行参数岭估计的方法,都能够有效地抑制并解决参数超限问题。

关键词：地球静止轨道星历拟合相关性岭估计

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第一类无奇点变量的广播星历参数拟合算法

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航天器工程 2011年第4期20卷 54-59页

作者：韩星远向开恒王海红北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国空间技术研究院北京100094

广播星历参数是卫星导航电文的重要内容,一般通过对精密星历进行参数拟合得到,广播星历参数的拟合大多采用基于开普勒根数形式的广播星历参数拟合算法,研究表明,该方法在小偏心率轨道情形下,拟合精度较差。文章给出了基于第一类无奇点... 详细信息

广播星历参数是卫星导航电文的重要内容,一般通过对精密星历进行参数拟合得到,广播星历参数的拟合大多采用基于开普勒根数形式的广播星历参数拟合算法,研究表明,该方法在小偏心率轨道情形下,拟合精度较差。文章给出了基于第一类无奇点变量形式的广播星历参数拟合算法,仿真结果表明,采用第一类无奇点变量,可以有效解决小偏心率引起的拟合精度损失问题,拟合精度可达毫米级;此外,讨论了小倾角情况下算法的适应性,仿真结果表明,基于第一类无奇点变量的广播星历参数的拟合算法不能很好地适应小倾角情况;最后,对导航电文的外推能力进行了分析,并结合自主导航实际工程应用给出了自主导航电文拟合弧段长度为2h,更新频率为15min的初步设想。

关键词：导航电文广播星历参数星历拟合均方根误差

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GEO卫星广播星历参数拟合与试验分析

GEO卫星广播星历参数拟合与试验分析

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第二届中国卫星导航学术年会

作者：何峰王刚刘利陈刘成胡小工黄勇宋叶志阮仁贵北京环球信息应用开发中心中国科学院上海天文台西安测绘研究所

我国的区域卫星导航系统COMPASS中,广播星历利用考虑一阶摄动影响的15个轨道根数参数描述卫星轨道,系统导航电文中给每个参数分配的比特位与GPS相同。然而,由于GPS星座由周期约12小时的MEO卫星构成,其轨道参数化方案和每个参数的比特位... 详细信息

我国的区域卫星导航系统COMPASS中,广播星历利用考虑一阶摄动影响的15个轨道根数参数描述卫星轨道,系统导航电文中给每个参数分配的比特位与GPS相同。然而,由于GPS星座由周期约12小时的MEO卫星构成,其轨道参数化方案和每个参数的比特位分配方案可能不适用于更高轨道的GEO和IGSO卫星。COMPASS的系统设计中考虑了由于GEO的小倾角、小偏心率特点产生的广播星历拟合精度损失问题,然而在系统组网运行过程中进一步发现在克服精度损失问题后,在特定时段,GEO广播星历部分参数在编码导航电文时超过了系统设计分配给该参数的比特位限制,即参数超限。详细介绍GEO卫星广播星历参数超限的现象和规律,根据解算方程病态性和轨道动力学特性分析了该参数超限的原因,设计了在不显著损失精度前提下多种改善参数超限的拟合方案,利用实测数据进行了试验。结果表明:固定超限参数的同时解算其余星历参数的方法和进行参数岭估计的方法,都能够有效地抑制并解决参数超限问题。

关键词： GEO 星历拟合相关性岭估计

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GLONASS信号模拟的卫星位置预测优化算法与DSP实现

GLONASS信号模拟的卫星位置预测优化算法与DSP实现

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作者：徐倩南京航空航天大学

学位级别：硕士

卫星导航模拟源能够模拟导航接收机接收到的卫星导航信号,为接收机提供高精度的仿真环境。GLONASS系统采用FDMA技术,给GLONASS模拟源研究带来了一定的挑战。文中围绕DSP端模拟算法,重点研究了GLONASS卫星位置预测优化算法及室内定位星... 详细信息

卫星导航模拟源能够模拟导航接收机接收到的卫星导航信号,为接收机提供高精度的仿真环境。GLONASS系统采用FDMA技术,给GLONASS模拟源研究带来了一定的挑战。文中围绕DSP端模拟算法,重点研究了GLONASS卫星位置预测优化算法及室内定位星座布局优化技术。研究的具体内容如下:1.设计了GLONASS信号模拟源系统及其应用方案。给出了中频信号数学模型,从产生方案和硬件架构两个方面阐述了模拟源系统。设计了基于GLONASS信号模拟源的室内定位应用方案,提出了星座布局优化等关键技术的解决方法。2.优化了GLONASS卫星位置预测算法。对比分析了Runge-Kutta数值积分法和类GPS轨道根数法,指出了GLONASS采用的Runge-Kutta数值积分法耗时较多的弊端,设计了开普勒轨道根数模型拟合算法,用于代替Runge-Kutta数值积分法计算卫星位置;为了设计基于模拟源的室内定位最优星座布局,根据开普勒轨道根数法可以由一组星历参数外推其他时刻卫星位置的特点,提出了基于开普勒轨道根数模型的卫星位置搬移算法;为了使构建好的最优星座布局在一段时间内都能保持较优状态,设计了GLONASS低速运行虚拟卫星,同时减小了模拟源应用于室内定位时由于卫星高速运行带来的伪距误差。3.实现了GLONASS信号DSP端模拟算法。由PC端用户配置文件设置信号模拟初始参数;由设置的信号模拟时刻加载RINEX(Receiver Independent Exchange Format)文件,生成导航电文;拟合GLONASS卫星开普勒轨道,实现了卫星位置预测优化算法,提高了DSP端模拟算法效率;完成卫星坐标与时间参数的转换;通过迭代计算任意时刻下的卫星几何距离传播时延,建立了卫星的传播误差模型并进行修正;由信号模拟时刻完成信号初始状态参数的计算;完成了信号实时控制参数的计算,实现了对码频率和载波频率的精准控制。4.针对GLONASS卫星位置预测优化算法,从卫星位置计算精度和计算速率两个方面给出了算例分析;对室内定位最优星座生成技术进行了测试与分析;使用硬件接收机对产生的GLONASS模拟信号进行了测试,验证了文中算法的有效性。

关键词：卫星导航信号模拟星历拟合几何精度因子 GLONASS

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