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《长安大学》 2010年
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顾及系统误差的GEO卫星定轨方法研究

贺凯飞  
【摘要】: 我国的Compass系统采用GEO、IGSO和MEO卫星混合星座进行导航定位,其中GEO卫星是影响系统性能的关键卫星。在GEO卫星轨道确定中,系统误差如卫星钟差、测站钟差、卫星转发器时延、地面站设备时延和测站偏差等,已经成为GEO卫星定轨数据处理中的关键问题。论文从卫星轨道确定的基本理论出发,针对GEO卫星定轨中的系统误差进行了较为深入系统的研究,论文主要的研究工作如下: (1)针对系统误差对GEO卫星轨道确定的影响问题进行研究,通过分析测站观测值残差来检验观测值中是否存在系统误差,并就测站分布情况对系统误差的检验能力进行分析。 (2)针对GEO卫星轨道确定中系统误差的影响,提出了顾及系统误差的几何法定轨的方法。通过算例分析,证明该方法能有效地削弱系统误差对GEO卫星轨道确定的影响、提高定轨精度。 (3)对GEO卫星定轨中系统误差对PDOP值的影响规律进行分析,根据其规律提出了顾及系统误差的PDOP值加权几何法定轨,实验结果表明,该方法能进一步提高定轨精度,削弱系统误差的影响。 (4)分析了顾及系统误差的几何法定轨对测站系统误差的削弱能力,以测站偏差为例进行分析,得到能够求解的测站偏差数应小于等于测站总数减去单历元所求卫星状态及其它待估参数(如卫星钟差)之差的结论。 (5)对实验中出现的增加跟踪站观测值对PDOP值的影响进行分析,得到新增的跟踪站最好分布在原来观测站范围之外的结论。 (6)提出了双向Kalman滤波的方法来削弱系统误差的影响,该方法原理简单,易于实现,能提高定轨精度和可靠性。 (7)针对系统误差对GEO卫星Kalman滤波定轨的影响,提出了消参数双向Kalman滤波的方法,其基本思想是正向滤波中消去局部参数,保留系统参数,反向滤波将系统参数作为固定值,求解局部参数。算例分析表明,该方法能够有效削弱系统误差对GEO卫星轨道确定的影响。 (8)对动力学定轨理论进行阐述,主要是观测模型和动力学模型的线性化、各种作用力及其对卫星的影响。并根据GEO卫星的特点对各种力模型进行分析。将系统误差参数与卫星状态参数及模型参数一起解算,在实验中取得了较高精度的定轨结果。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P228.4

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