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基于低低卫卫跟踪模式重力卫星K波段测距系统对准估计

基于低低卫卫跟踪模式重力卫星K波段测距系统对准估计

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作者：韦禹肖长安大学

学位级别：硕士

高精度地球重力场模型一直以来都是地球科学与大地测量学的热门课题之一,随着人类科学技术的不断发展,传统的大地测量已经不满足于发展的需求。基于低低卫卫跟踪SST-LL(Satellite-to-Satellite Tracking–Low Low)模式的GRACE/GRACE-FO(... 详细信息

高精度地球重力场模型一直以来都是地球科学与大地测量学的热门课题之一,随着人类科学技术的不断发展,传统的大地测量已经不满足于发展的需求。基于低低卫卫跟踪SST-LL(Satellite-to-Satellite Tracking–Low Low)模式的GRACE/GRACE-FO(Gravity Recovery and Climate Experiment/Gravity Recovery and Climate Experiment–Follow On)任务在反演时变重力场在精度和其空间分辨率上来说具有极大的优势,由此孕育了大量的地球科学交叉领域的新方向。对于GRACE卫星其中最关键的核心载荷之一是—K/Ka波段微波测距系统(K-Band Ranging system,kbr),该系统为后续反演提供了核心数据,即星间距离信息以及速率信息。卫星双星在轨期间由于太阳光压、太阳辐射和大气等外在因素干扰,使得卫星相对于惯性系的姿态发生抖动,且卫星装配的等效质心和kbr系统装配的相位天线中心之间存在距离。对此,在轨期间需要对其对准去估计计算出质心指向相心在连线方向上的投影的光程差,从而提高kbr的测矩精度。本文主要研究内容:(1)简单介绍类GRACE的任务背景,其中涵盖了测量原理发展、数据分发等级、轨道信息以及相应的核心载荷介绍。(2)研究kbr系统数据预处理过程(data pre-processing),内容包括kbr系统噪声源分解与噪声分析建模,kbr系统数据预处理流程与算法设计,kbr系统数据预处理程序编写,以及kbr系统数据预处理技术可行性验证。(3)针对SST模式下的联合编队卫星提出了一种指向对准估计方案,基于四种不同的周期性机动方案,构建对应观测模型以及参数估计算法。最后通过仿真的GRACE-FO数据去评价方案可行性以及边界条件的约束。

关键词：低低卫卫跟踪 GRACE重力卫星 kbr测距系统有偏距离星间指向

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