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《中国矿业大学》 2016年
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基于约化动力法北斗卫星精密定轨理论研究与方法实践

刘聪  
【摘要】:美国GPS系统的建立,引领着卫星导航进入全能性、全球性、全天候、全时段、高精度的新时代。在此背景下,我国独立自主研发了北斗卫星导航系统BDS。由于BDS建设起步较晚,周期较长,相比GPS各方面的性能仍有不小差距,还需大量的研究工作。本文基于中国矿业大学北斗数据分析中心平台,深入研究北斗卫星的运动理论,提高卫星位置的估算精度,有很强的现实意义。在约化动力法定轨理论指导下,建立了动力模型和观测模型,结合实际计算过程中的需求,利用跟踪站数据进行北斗卫星的定轨工作。本文主要内容和工作如下:1.基于约化动力法的“两步法”定轨思路建立动力学模型和观测模型,重点实现卫星的动力学方程建立。以二体问题为基础,研究非球形引力,第三体问题,太阳光压等摄动力。对GEO/IGSO/MEO 3类卫星进行数值计算,讨论摄动力对各类卫星的影响程度。2.卫星轨道积分过程中,根据卫星运动特点采用Adams-Moulton和Shampi ne-Gordon两种方法进行实验,提出了以偏心率为阈值进行方法选择的方案。对于GEO卫星涉及的病态问题,采用截断奇异值和正则化方法进行解算,可以得到效果较好的正则化法矩阵,参数选取更加合理。3.选择灰色系统、最小二乘配置、卡尔曼滤波理论分别进行少量数据的短期预报、大量数据的短期预报、大量数据的长期预报实验,得到各方法的适用数据。以大量数据的长期预报进行定轨钟差预报实验,实验中预报的内符合精度为0.5~1.5 ns。4.进行精密定轨实验。以LAMBDA搜索算法为基础,利用LC组合,最小二乘和卡尔曼滤波方法进行模糊度解算,选择最优方法求解模糊度。使用广播星历求解参考时刻轨道参数,通过摄动改正拟合得到初始化轨道,结合跟踪站坐标、观测数据、模糊度结果,求解卫星轨道,实验中定轨精度达到0.2~2 m。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN967.1

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