星载gps精密定轨进展及其数学模型

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1、第２７卷第１期大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．１２００７年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＦｅｂ．，２００７文章编号：１６７１５９４２（２００７）０１０１１２０７星载ＧＰＳ精密定轨进展及其数学模型１，３）２）１）郑作亚黄!卢秀山１）山东科技大学基础地理信息与数字化技术重点实验室，青岛２６６５１０２）中国科学院上海天文台，上海２０００３０３）香港理工大学土地测量及地理资讯学系香港摘要在星载ＧＰＳ精密定轨原理基础上进行了星载ＧＰＳ低轨卫星定轨的函数模型和随机模型的分析和探讨，提出了定轨过程中线性组合、非差和

2、差分的函数模型形式，分析了不同函数模型的优点和不足；根据定轨中的解算思路和计算模型，分别进行了一步法、两步法、动力学法、减缩动力学法、几何法和运动学法定轨的分析。关键词星载ＧＰＳ精密定轨函数模型随机模型半几何半动力学定轨低轨（ＬＥＯ）卫星中图分类号：Ｐ２２７文献标识码：ＡＰＲＯＧＲＥＳＳＡＮＤＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＭＯＤＥＬＳＯＦＯＮＢＯＡＲＤＧＰＳＰＲＥＣＩＳＥＯＲＢＩＴＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ１，３）２）１）ＺｈｅｎｇＺｕｏｙａ，ＨｕａｎｇＣｈｅｎｇａｎｄＬｕＸｉｕｓｈａｎ１）ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢａｓｅＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

3、ａｎｄＤｉｇｉｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＵＳＴ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５１０２）ＳｈａｎｇｈａｉＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，ＣＡＳ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０３）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＧｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，ＨｏｎｇＫｏｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｏｎｇＫｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｏｎｂｏａｒｄＧＰＳｐｒｅｃｉｓｅｏｒｂｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ（ＰＯＤ），ｈａｖｉｎｇａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｕｎｃ

4、ｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌａｎｄｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｏｎｂｏａｒｄＧＰＳｌｏｗｅａｒｔｈｏｒｂｉｔ（ＬＥＯ）ｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ｔｈｅｌｉｎｅａｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｚｅｒｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｄｅａｓａｎｄｍｏｄｅｌｓｆｏｒｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｓｏｍｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｏｒｂｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ：ｏｎｅｓｔｅｐＰＯＤ，ｔ

5、ｗｏｓｔｅｐＰＯＤ，ｄｙｎａｍｉｃＰＯＤ，ｒｅｄｕｃｅｄｄｙｎａｍｉｃＰＯＤ，ｇｅｏｍｅｔｒｙＰＯＤａｎｄｋｉｎｅｍａｔｉｃＰＯＤａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｏｎｂｏａｒｄＧＰＳｇｅｏｍｅｔｒｙｄｙｎａｍｉｃＰＯＤｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｔｓｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｏｎｂｏａｒｄＧＰＳ，ＰｒｅｃｉｓｅＯｒｂｉｔｅｒＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ（ＰＯＤ），ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌ，ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｍｏｄｅｌ，ｇｅｏｍｅｔｒｙｄｙｎａｍｉｃＰＯＤ，ＬＥＯ（ｌｏｗｅａｒｔｈｏｒｂｉｔ）ｓａｔｅｌｌ

6、ｉｔｅ定轨精度也提出了更高的要求。到目前为止，定轨１引言精度已经达到厘米级，甚至亚厘米级。而轨道测量人造地球卫星的发射成功揭开了人类航天史的技术的发展为轨道动力学的研究、轨道精度的提高新篇章，随着航天技术的发展和卫星的广泛应用，对奠定了基础。就轨道动力学而言，主要集中在如下收稿日期：２００６０８３１基金项目：山东省泰山学者建设工程专项经费；山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室开放基金作者简介：郑作亚，男，１９７８年生，博士，主要从事ＧＰＳ定位与导航数据处理，空间飞行器精密定轨及其应用研究第１期郑作亚等：星载ＧＰＳ精密定轨进展及其数学模型１１３几种：１）数

7、学方法研究，如定轨所使用的统计学模３星载ＧＰＳ低轨卫星定轨的数学模型，常用的有序贯处理方法和批处理方法；动力学方型程的积分方法，目前常用的有解析方法、数值方法和［２］３．１星载ＧＰＳ低轨卫星定轨函数模型半解析半数值方法等；２）尽量完善的力学模型；３）１）基本观测方程测轨系统误差修正及预处理；４）定轨误差分析方ＬＥＯ卫星对ＧＰＳ卫星观测的相位观测和伪距法。观测基本方程分别为：在ＧＰＳ出现之前，轨道的测量主要通过光学望ＧＧｓＧｓＬＬＥＯ，ｉ＝ρＬＥＯ＋ｃ（δｔＬＥＯ＋δｔＬＥＯ，ｉ）－ｃ（δｔ＋δｔＧ，ｉ）－远镜、激光测距、多普勒测速和雷达测高等手段来实Ｇ现，但它们都

8、存在局限性