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《基于星载gps非差数据的cosmic卫星几何定轨研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、自然科学进展第18卷第1期2008年1月75基于星载GPS非差数据的COSMIC卫星＊几何定轨研究1,2＊＊3341郭金运黄金维曾子榜常晓涛韩延本1.中国科学院国家天文台,北京100012;2.山东科技大学地球信息科学与工程学院,青岛266510;3.国立交通大学土木工程学系,新竹300;4.中国测绘科学研究院,北京100039摘要COSMIC的大地测量任务重点在于解算地球重力场模型以及低阶重力场时变规律研究,这需要卫星精密几何轨道.文中根据CODE的GPS卫星精密星历和时钟,COSMIC卫星设计轨道和定轨GPS天线设计,模拟了COSMIC星载GPS观测量.利用运动学原理,研
2、究了基于星载GPS非差数据的COSMIC几何定轨能力.COSMIC具有两个定轨天线(POD+X和-X),单独利用一个天线观测的几何定轨结果精度基本一致,都大于模拟时给定的随机误差.这主要是由卫星设计的POD天线位置造成的,两个天线的视准向量与天顶方向之间的夹角不同,同时POD+X位于卫星飞行方向,而POD-X背向卫星飞行方向.为了改善几何定轨精度,利用POD+X和-X天线构成一个虚拟天线,将两个POD天线的观测归算到虚拟天线.利用虚拟天线的观测,进行精密几何定轨,通过与参考轨道的比较,定轨精度与给定的模拟随机误差基本一致.关键词COSMIC虚拟天线GPS非差数据精密几何定轨C
3、OSMIC(ConstellationObservingSystemforCOSMIC每颗卫星上安装有BlackJack星载Meteorology,IonosphereandClimate)是台湾GPS双频POD(PreciseOrbitDetermination)接收NSPO(NationalSpaceOrganization)和美国UCAR机,POD天线有两个,分别称为POD+X和(UniversityCorporationforAtmosphericResearch)POD-X天线,共一个接收机,用于精密定轨,合作的用以建立全球大气即时观测的卫星任务.进行大地测量研究,
4、解算地球重力场模型,研究[3]COSMIC是一个由6颗微卫星构成的星座,分布重力场的时变规律.于6个轨道面,轨道倾角为72°,近圆形轨道卫星定轨涉及卫星任务的顺利执行.现在常用的[4—6](i=0.001°),轨道间赤经夹角为24°,轨道高度定轨方法有动力学,简化动力学和运动学定轨.为700—800km,每颗卫星重约62kg.在全球尺动力学方法能够给出连续的卫星轨道,适用于卫星跟度内,COSMIC采集了大量的高低SST(satellite-踪观测量较少,分布不均匀和不连续的情况.但是动to-satellitetracking)观测量.COSMIC星载GPS力学方法需要复杂的卫
5、星动力学模型,需要进行大量观测量多,混叠误差少,对地球重力场模型的贡力模型参数的解算和数值积分计算,包括初始历元的[1,2]献可达50阶次,重力场时变可达7阶.位置、速度、大气参数、太阳辐射压参数等.根据最2007-05-15收稿,2007-07-10收修改稿＊国家自然科学基金(批准号:40774009)、国家“八六三”计划(批准号:2006AA12z303)、中国国际科技合作计划(批准号:2006DFA21980)和山东省自然科学基金(批准号:Y2003E01)资助＊＊E-mail:jinyunguo1@126.com,guojy@geodesy.cv.nctu.edu.t
6、w第18卷第1期2008年1月76自然科学进展[7,8]小二乘法,使得解算轨道最佳拟合观测值.简化动COSMIC卫星运动学精密定轨,验证COSMIC的力学方法是利用已知卫星受力模型,解算较少的力模实际几何定轨能力.型参数,特别是较少的非保守摄动参数,如经验加速1星载GPS观测模拟度参数、随机脉冲参数等,利用大量、连续的卫星跟[15]踪观测,进行精密定轨.几何法定轨是基于连续、大GPS基本观测量为伪距P和相位L,低轨量的卫星跟踪观测,根据观测量和卫星轨道之间的几卫星星载GPS观测方程可表示为何关系,进行未知参数估计,不需要卫星动力模型及GPSGPS解算力模型参数.但几何定轨给出
7、的轨道在有些历元Pi=ρ+c(δLEO-δ)+c(ΔrLEO-Δr)+Ii+εP会存在不连续现象,主要是由于观测数据少或者缺失,(1)GPSGPS观测数据质量较差,卫星几何构形不合理等原因.在Li=ρ+c(δLEO-δ)+c(ΔrLEO-Δr)-简化动力学定轨中,解算少量的动力参数等价于最优Ii+λiNi+εL(2)化时间间隔τ和动力参数的先验标准差σa,它们反映GPS2GPS2[9,10]其中,ρ=[(xLEO-x)+(yLEO-y)+(zLEO-了先验卫星动力模型的质量.因此,简化动力学GPS21z
