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《武汉大学》 2004年
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导航卫星自主定轨研究及模拟结果

曾旭平  
【摘要】:当前,导航星座系统是一种非常重要的空间战略资源,是显示一个国家综合实力的重要标志,是占据军事、交通和数字及信息技术战略高地的必备手段。 导航星座的轨道精度是评定其优劣的最重要的指标之一。以GPS为代表的卫星导航系统精密定轨技术已相当成熟,但时至今日,导航卫星轨道还是由分布在全球的地面监控站提供。因为自主导航能在长时期失去地面监控站观测情况下,利用卫星间距离、速度观测,可以继续维持星座的导航定位坐标系统,以提供导航服务,美国军方从上世纪八十年代中后期就持续进行GPS的自主导航研究,取得一系列成果。目前在轨运行的具有自主定轨功能的GPSBLOCK IIR卫星已达10颗以上。随着我国第二代导航卫星定位系统的建立和发展,导航卫星的自主定轨功能已成为迫切需要[刘经南、张文涛,2001]。本论文的核心内容就是利用有限的文献资料,开展导航卫星的自主定轨理论、计算方法、数据模拟等方面的研究工作,以实现导航卫星长时间提供有效导航的能力。本文主要工作和结论如下: 1、回顾了卫星定轨技术的发展历程,并对GPS卫星系统的地面定轨技术和自主定轨技术进行了阐述。虽然自主定轨不能消除星座旋转误差和整体钟误差(AutoNav ensemble clockerrors,绝对钟差),但通过有效的滤波算法,可以减小系统误差和星座旋转误差及整体钟误差的累积,保证长期维持自主导航能力。 2、要实现导航卫星的自主定轨,卫星间就必须建立观测链路。卫星定轨中最常用的2个观测量分别是径向距离及距离变化率。文中针对卫星间可能采取的激光测距、无线电测距、测速等手段的优缺点进行论述。说明了卫星间应采用微波技术,以被动式、单向、双频、伪码手段进行观测。 3、根据导航卫星的特点,提出了可将自主定轨分为三种观测模式及数据处理模式,分别为独立模式、分组模式、统一模式。三种模式均可实现导航卫星的自主定轨功能,各种模式对数据的观测、处理、卫星间的通讯等方面有着不同的要求。 4、导航卫星间观测信号在发射、传播、接收过程中产生的误差主要有卫星钟差、卫星天线相位偏差、对流层误差、电离层误差、多路径误差、接收信号噪声。卫星钟差需要专门的
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:P228.4

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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2 韩健;杨龙;董绪荣;;星载加速度计数据在卫星定轨中的应用[J];上海航天;2006年04期
3 宋小勇;毛悦;贾小林;吴显兵;;基于星间测距的分布式自主星历更新算法[J];武汉大学学报(信息科学版);2010年10期
4 李征航;龚晓颖;刘万科;;误差与先验信息对导航卫星自主定轨的影响研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李征航;龚晓颖;刘万科;吕海霞;;导航卫星自主定轨中地球自转参数误差的修正[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄波;星间测距与导航卫星自主定轨研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李博;基于星间定向观测的导航星座长期自主定轨技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 李海生;基于星间测距及方向约束的导航星座自主定轨技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 常志巧;利用非差观测量确定GPS卫星轨道的方法研究[D];解放军信息工程大学;2006年
4 常敏;改进粒子滤波算法在导航星座自主定轨技术中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 韩保民;基于星载GPS的低轨卫星几何法定轨理论研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2003年
2 罗佳;利用卫星跟踪卫星确定地球重力场的理论和方法[D];武汉大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 祁芳;卡尔曼滤波算法在GPS非差相位精密单点定位中的应用研究[D];武汉大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 朱广奇;;“3S”技术在合肥城市土地类型划分中的应用[J];安徽林业科技;2005年03期
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7 庄立娟;秦安臣;赵志江;高国静;杜彦超;;运用GPS对王家寨民俗村资源调查及其精度分析[J];安徽农业科学;2008年16期
8 黄磊;丁辉;;第一产业内部产值结构变化及主要驱动因子研究——以成都市为例[J];安徽农业科学;2008年24期
9 徐辉;;模糊模式识别在最佳井位确定中的应用研究[J];安徽农业科学;2008年31期
10 李双柱;李勇;王维;;稳健估计在林业灰色建模中的应用[J];安徽农业科学;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
2 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 包丽萍;;参考基准在水平位移监测点稳定性分析中的应用探讨[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 单红全;曹正玉;;全站仪与RTK相结合在全野外数字测图中的应用[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 王鹏;张迎春;;基于星敏感器/红外地平仪的自主导航方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 靳肖闪;李军;景宁;;一种基于稳态进化的多卫星联合成像调度方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 丁世宏;李世华;陈熙源;;基于非光滑控制技术的挠性飞行器姿态镇定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 李旻珺;杨博;胡静;;星光导航湍流退化星图复原算法研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
9 张卫星;李征航;刘万科;;EOP预报误差对导航卫星自主定轨影响分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 赵庆海;楼楠;;T20光压模型及偏导数的推导[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李姗姗;水下重力辅助惯性导航的理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 叶修松;机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 吕志伟;基于连续运行基准站的动态定位理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
9 杨天池;单站定位的散射信息几何构造法[D];解放军信息工程大学;2009年
10 石善斌;静止轨道多星共位技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
2 谷守周;GPS/GALILEO完备性算法研究及软件实现[D];山东科技大学;2010年
3 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
4 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘希花;曳引电梯机械振动系统的固有特性与动力学响应[D];山东科技大学;2010年
7 益鹏举;低轨遥感卫星精密定轨研究[D];山东科技大学;2010年
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9 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
10 张永锋;半参数回归模型在中长期负荷预测中的应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕科;张军;王钢;马琳;;基于序列Monte Carlo技术的动态节点定位[J];北京航空航天大学学报;2007年08期
2 陈培;韩潮;;基于星间测量的卫星星座自主导航算法[J];北京航空航天大学学报;2008年02期
3 赵净净;王艳东;;INS/SMNS组合导航信息融合算法[J];北京航空航天大学学报;2009年03期
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5 瞿锋,王谭强,陈现军,刘乃苓,程伯辉;GPS35卫星的SLR轨道与IGS轨道的联合比较[J];测绘通报;2002年02期
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8 夏克寒;许化龙;张朴睿;;粒子滤波的关键技术及应用[J];电光与控制;2005年06期
9 赖斯;卢秀玉;;蒙特卡罗方法与拟蒙特卡罗方法解线性方程组[J];东华大学学报(自然科学版);2010年02期
10 崔平远,黄晓瑞;基于联合卡尔曼滤波的多传感器信息融合算法及其应用[J];电机与控制学报;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄波;星间测距与导航卫星自主定轨研究[D];华中科技大学;2011年
2 杨力;大气对GPS测量影响的理论与研究[D];解放军信息工程大学;2001年
3 文援兰;航天器精密轨道抗差估计理论与应用的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
4 何海波;高精度GPS动态测量及质量控制[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
5 赵黎平;近地卫星自主轨道确定和控制系统研究[D];西北工业大学;2002年
6 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
7 雷桂媛;关于蒙特卡罗及拟蒙特卡罗方法的若干研究[D];浙江大学;2003年
8 刘根友;高精度GPS定位及地壳形变分析若干问题的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2004年
9 王正涛;卫星跟踪卫星测量确定地球重力场的理论与方法[D];武汉大学;2005年
10 罗佳;利用卫星跟踪卫星确定地球重力场的理论和方法[D];武汉大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文静;粒子滤波关键技术及其应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 朱林富;基于粒子滤波的故障诊断方法研究[D];北京交通大学;2011年
3 朱平;拟蒙特卡罗方法的若干研究与应用[D];浙江大学;2010年
4 盛建芳;基于贝叶斯估计的二项分布参数估计[D];浙江工商大学;2011年
5 李孟敏;改进粒子滤波算法及其在目标跟踪中应用研究[D];合肥工业大学;2011年
6 李博;基于星间定向观测的导航星座长期自主定轨技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 李海生;基于星间测距及方向约束的导航星座自主定轨技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 曹璐;基于非线性滤波的小卫星姿态确定及控制研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 吴显兵;星载GPS低轨卫星几何法定轨及动力学平滑方法研究[D];解放军信息工程大学;2004年
10 雷辉;单颗导航卫星定轨研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 徐克红;王赫;王永富;;基于SLR的GRACE卫星定轨中重力场模型对轨道精度的影响[J];测绘工程;2011年03期
2 周命端;郭际明;郑勇波;许承权;;卫星天线相位中心偏移对GPS精密单点定位精度的影响研究[J];测绘通报;2008年10期
3 周巍;郝金明;贾小林;;不同数据预处理方法对北斗卫星精密定轨精度的影响[J];大地测量与地球动力学;2011年06期
4 刘伟平;郝金明;钱龙;周建;;GPS轨道实时预报对比研究[J];大地测量与地球动力学;2012年01期
5 杜娟;刘星;陈正阁;;GPS卫星轨道精度对定位结果的影响[J];全球定位系统;2012年03期
6 韩松辉;归庆明;李建文;杜院录;;混合星座星间链路的建立以及连通性和稳健性分析[J];武汉大学学报(信息科学版);2012年09期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 韩佳旭;;惯性元件在大机动轨道闭环控制中的仿真应用[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 益鹏举;低轨遥感卫星精密定轨研究[D];山东科技大学;2010年
2 董泽政;基于神经网络的混合模型轨道预报方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 刘伟平;导航卫星快速定轨和预报方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
4 苏牡丹;中继卫星的定轨方式研究与精度分析[D];解放军信息工程大学;2007年
5 常敏;改进粒子滤波算法在导航星座自主定轨技术中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
6 易航;有地面/空间方向基准支持的导航星座长期定轨技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘经南,姚宜斌,施闯;基于等价方差-协方差阵的稳健最小二乘估计理论研究[J];测绘科学;2000年03期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 李淑慧;VC~(++)6.0环境下GPS接收机串口通信的实现[J];测绘信息与工程;2002年05期
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1 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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4 解祥成;丰光寅;晏黎明;;GPS水准在长江中游河道演变控制测量中的应用初探[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
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9 李祖洪;郑晋军;张立新;;GPS有效载荷发展对北斗系统的启示[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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6 代希泽;走出选购GPS导航仪误区[N];当代汽车报;2008年
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8 记者 张玮炜;全市出租车将免费安上GPS[N];大连日报;2009年
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7 田世君;高灵敏度GPS定位及组合导航技术研究[D];电子科技大学;2009年
8 宋洪涛;GPS接收机抗干扰技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 白雪;基于农田特征的车载GPS运动模型辨识及定位误差研究[D];江苏大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 蔡文明;基于A-GPS的定位系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
7 许志民;基于嵌入式计算机的GPS定位设备设计与研究[D];电子科技大学;2009年
8 刘兵;GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用研究[D];昆明理工大学;2008年
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