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《中国科学院上海天文台》 2000年
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PRARE及其应用于ERS-2精密定轨的研究

张飞鹏  
【摘要】:PRARE(Precise Range And Range-rate Equipment)是二十世纪九十年代由德国发展 的一种双频、双程、空基、微波卫星跟踪系统,可以为人造卫星提供精密的距离和距离变化率两 种观测,单次观测精度分别为2.5-6.5cm和0.1mm/s,标准点精度为1cm和0.015mm/s. PRARE系统具有全天候、全自动、观测数据密集、地面站易于流动等优点.其空间部分自1995 年4月起搭载在欧洲空间局的第二颗资源遥感卫星ERS-2上,并正常工作至今. 本文分析了PRARE提供的跟踪数据,并将其用于ERS-2卫星的精密定轨.主要内容如下: 1.介绍了PRARE系统的构成和工作、测量原理,给出了PRARE系统的观测模型,重点是基 于空间的双程距离变化率模型。 2.分析了ERS-2卫星的表面几何模型和姿态变换特征,给出了卫星在任意方向上横截面积的计 算方法。 3.介绍了用于ERS-2卫星精密定轨的各种力学模型。重点分析了表面力(包括大气阻力和升 力、太阳光压、地球反照辐射压)模型,并针对实际情况作了适当的改进。在摄动量级估计的 基础上,对各种摄动因素作了取舍。 4.分析了PRARE观测的改正值.重点分析了对流层折射改正,对目前宣称精度较高的几个映 射函数作了比较,结果表明,在观测高度角5°以上,各映射函数相差无几。 5.分析了海洋负荷引起的台站水平位移对定轨计算的影响,认为在目前的解算精度水平上,海 洋负荷引起的台站水平位移不能忽略. 6.完成了精密定轨软件SHORDE的移植、调试,并将软件中的常数系统和各种模型按照IERS1996 规范作了更新,使定轨精度有了大幅度提高.将处理PRARE资料的功能和ERS-2卫星的 各种模型加入 SHORDE中,建立了综合利用SLR和PRARE资料进行ERS-2卫星精密 定轨的软件。 7.编写了数据剪辑程序PASEDT和DATEDT,对PRARE资料作了细致的预处理. 8.将方差分量估计(VCE)方法结合 Givens-Gentleman正交变换算法应用到卫星精密定轨 计算中,基本解决了多种资料综合定轨时观测资料的合理加权问题。同时,在对Helmert方 差分量估计方法深入分析的基础上,提出利用待估参数的先验信息来消除VCE结果中可能 出现的负方差,效果显著.讨论了先验约束强弱的设置和非整数自由度的问题.在此基础上, 编写了适用于人造卫星精密定轨的方差分量估计程序VACE。 1 <n> 9.根据试验计算,拟定了详细的 ERS-2定轨计算方案,计算了 1997年 ERS-2卫星的轨道。经 过多方面的检验,估计轨道的径向精度为3—5厘米,完全可以满足利用测高资料对海洋表 面研究的需要,法向精度为10—20厘米,可以满足合成孔径雷达干涉测量的需要.
【学位授予单位】:中国科学院上海天文台
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:V556

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郭丽;李金岭;;赫尔默特方差分量估计方法在嫦娥一号卫星测角计算中的应用[J];测绘科学;2008年05期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 秦显平;星载GPS低轨卫星定轨理论及方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 黄勇;“嫦娥一号”探月飞行器的轨道计算研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2006年
3 郭丽;基于VLBI跟踪观测的空间飞行器瞬时状态参量归算[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 祝芙英;单颗导航卫星及探月飞行器的轨道确定研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
2 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
3 王引娣;基于扩频技术的DORIS系统研究[D];西安电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张忠平,刘乃苓;精密测距测速系统及其应用[J];测绘通报;1997年01期
2 张飞鹏,冯初刚,黄珹,李雅勤;改进的Helmert方差分量估计方法在精密定轨中的应用[J];测绘学报;2000年03期
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4 严豪健,李凤凤,吴海南;有限距离目标的大气折射改正(英文)[J];中国科学院上海天文台年刊;1997年00期
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9 张飞鹏,黄煇,李雅勤,冯初刚,朱元兰;统计定轨中随机模型的验后估计[J];天文学报;2000年02期
10 张飞鹏,黄珹,冯初刚,董晓军,廖新浩;方差分量估计方法在ERS-2卫星精密定轨中的应用[J];天文学报;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 秦显平;星载GPS低轨卫星定轨理论及方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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3 郭丽;基于VLBI跟踪观测的空间飞行器瞬时状态参量归算[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 陈九锡;三维空间入水弹道测量的新方法[J];船舶力学;2001年02期
9 肖根如;甘卫军;陈为涛;程佳;;青藏高原班公—怒江缝合带现今运动状况的GPS观测研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年06期
10 王仲锋,马小计,梁金庄;用具有零权的平差方法求解秩亏自由网的研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 梁霄;刘峻宁;裴英飞;;不同对流层改正模型的特性分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S05卫星导航增强与完好性监测[C];2012年
3 冯遵德;李云云;;基于CGLS求解坐标转换参数[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
4 曹士龙;刘旭春;高北晨;丁克良;;隧道控制网平差模型优化的探讨[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
5 冯遵德;卢秀山;;基于TSVD解算GPS定位参数的实践[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
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8 刘廷明;;精密工程测量控制网的建立方法——上海光源工程首级控制网的建立[A];华东地区第十次测绘学术交流大会论文集[C];2007年
9 刘强;高怀保;;TRACK——运行于WINDOWS下的人造卫星星下点轨迹演示软件[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第九次学术会议论文集[C];1996年
10 刘艳芳;洪炳熔;;用两颗GPS卫星确定低轨卫星轨道的线性变换和牛顿下山算法[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十一次学术会议论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦显平;星载GPS低轨卫星定轨理论及方法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 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
3 崔展齐;若干软件非功能属性相关的设计和实现技术研究[D];南京大学;2011年
4 佟铁钢;E-Hz广域电磁方法研究[D];中南大学;2010年
5 张西光;地球参考框架的理论与方法[D];解放军信息工程大学;2009年
6 蓝朝桢;空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析[D];解放军信息工程大学;2009年
7 刘光明;基于天基测角信息的空间非合作目标跟踪算法及相关技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 肖根如;GPS地壳形变观测及其在中亚大三角地震构造域的应用[D];中国地震局地质研究所;2011年
9 马高峰;VLBI2010与GNSS联合数据分析理论及方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
10 郗晓宁;月球探测器轨道动力学及其设计[D];中国科学院上海天文台;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶叶青;单基站CORS-RTK精度分析与测量数据处理[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 安剑英;相关稳健估计在GPS数据处理中的应用研究[D];昆明理工大学;2009年
3 黄艳;D-InSAR技术用于地表形变监测研究[D];解放军信息工程大学;2009年
4 张成义;气动辅助变轨的轨道模拟[D];浙江大学;2010年
5 周卓俊;空间碎片环境建模及其电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 丁伟;PSInSAR点目标提取及相位解缠技术研究[D];中南大学;2011年
7 洪卓众;区域对流层模型在地基GPS气象学中的应用研究[D];长安大学;2011年
8 涂锐;GPS单频精密单点定位与区域电离层模型研究[D];长安大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许其凤;区域卫星导航系统的卫星星座[J];测绘工程;2001年01期
2 宁津生,罗志才;卫星跟踪卫星技术的进展及应用前景[J];测绘科学;2000年04期
3 张捍卫,郑勇,马高峰;VLBI中性大气折射延迟的研究进展——天顶延迟的改正模型[J];测绘科学;2003年02期
4 张捍卫,郑勇,马高峰;VLBI中性大气折射延迟的研究进展——映射函数的改正模型[J];测绘科学;2003年04期
5 刘峰,燕琴,高武俊;月球探测的发展[J];测绘科学;2004年04期
6 张捍卫,许厚泽,王爱生;天球参考系的基本理论和方法研究进展[J];测绘科学;2005年02期
7 秦显平;吴显兵;;基于平方根推广卡尔曼滤波的星载GPS定轨[J];测绘科学;2009年02期
8 张飞鹏,冯初刚,黄珹,李雅勤;改进的Helmert方差分量估计方法在精密定轨中的应用[J];测绘学报;2000年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡小工;空间测量技术的数据处理精度评估和残差统计分析[D];中国科学院上海天文台;1999年
2 王广利;甚长基线干涉测量应用于参考系建立和现代地壳运动测量的研究[D];中国科学院上海天文台;2000年
3 郗晓宁;月球探测器轨道动力学及其设计[D];中国科学院上海天文台;2000年
4 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
5 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
6 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
7 张波;基于VLBI资料的地球定向参数高频变化研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2004年
8 焦文海;卫星导航系统坐标基准建立问题的研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2003年
9 王威;GPS用于对地观测编队卫星状态的高精度确定[D];解放军信息工程大学;2004年
10 郑作亚;GPS数据预处理和星载GPS运动学定轨研究及其软件实现[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2005年
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1 李建文;GLONASS卫星导航系统及GPS/GLONASS组合应用研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 陈刘成;卫星导航及相关技术研究和实现[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
3 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
4 杨永平;GPS相位平滑伪距差分定位技术的研究及应用[D];河海大学;2005年
5 王威;我国探月工程的定轨精度评估[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2005年
6 蔺玉亭;利用区域网数据确定GPS卫星轨道方法研究及相关软件设计[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
7 刘伟;监测站的分布对定轨精度影响的研究[D];武汉大学;2005年
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【二级引证文献】
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1 王宏;董光亮;胡小工;黄勇;;USB-VLBI综合确定SMART-1环月探测器轨道[J];测绘科学;2008年01期
2 尚艳亮;;方差分量估计迭代算法收敛性分析与改进[J];测绘科学;2010年06期
3 祝芙英;胡小工;黄勇;;单颗导航卫星的轨道确定[J];飞行器测控学报;2007年04期
4 田英国;郝金明;刘伟平;于合理;王鸿;杨剑伟;;星载GNSS低轨卫星精密定轨快速解算方法[J];大地测量与地球动力学;2014年01期
5 刘荣芳;王文彬;;非差运动学精密定轨伪距和相位加权分析[J];国外电子测量技术;2014年06期
6 王宏;董光亮;胡小工;黄勇;;USB-VLBI综合快速确定环月飞行器短弧轨道[J];测绘科学技术学报;2007年02期
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10 黄勇;胡小工;黄珹;杨强文;焦文海;;利用CAPS测距数据确定GEO卫星变轨期间的轨道[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
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3 王宏;董光亮;胡小工;黄勇;祝芙英;;“嫦娥一号”卫星近月点捕获分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第三届学术会议论文集[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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3 李杰;火星探测器行星际定轨研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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7 刘磊;基于天基监视的空间目标测向初轨确定研究[D];国防科学技术大学;2010年
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5 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
6 周建;基于GPS非差观测值的CHAMP卫星约化动力学定轨方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
7 祝芙英;单颗导航卫星及探月飞行器的轨道确定研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
8 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
9 郭振华;约化动力学定轨理论与实践[D];山东理工大学;2012年
10 郭琳静;深空探测中的较差VLBI数据处理[D];云南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 张忠平,刘乃苓;精密测距测速系统及其应用[J];测绘通报;1997年01期
2 朱建军;方差分量的Bayes估计[J];测绘学报;1991年01期
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4 严豪健,平劲松,陈义,周端仙,陈洪卿;中性大气折射的映射函数[J];测绘学报;1996年01期
5 张飞鹏,黄 ,张忠平;精密测距测速系统的研究与应用[J];天文学进展;1999年01期
6 张飞鹏,黄煇,李雅勤,冯初刚,朱元兰;统计定轨中随机模型的验后估计[J];天文学报;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 太萍;卫星精密定轨用三频双向测距测速系统[J];中国空间科学技术;1993年01期
2 赵春梅;唐新明;;基于星载GPS的资源三号卫星精密定轨[J];宇航学报;2013年09期
3 陈明;唐歌实;曹建峰;张宇;;嫦娥一号绕月探测卫星精密定轨实现[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年02期
4 蒋兴伟;王晓慧;彭海龙;林明森;;海洋二号卫星精密定轨方案设计及实现[J];中国工程科学;2013年07期
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7 赵德勇;潘晓刚;王炯琦;周海银;;样条模型在近地卫星精密定轨仿真中的应用[J];计算机仿真;2006年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 张守建;李建成;邹贤才;;GRACE卫星非差运动学精密定轨[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
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中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 龚雪 实习生 邹仕乔 通讯员 高柯夫;人生如卫星一样高精密定轨[N];湖北日报;2014年
2 原三虎 特约记者 马璟;在轨航天器管控能力实现跃升[N];解放军报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
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4 张飞鹏;PRARE及其应用于ERS-2精密定轨的研究[D];中国科学院上海天文台;2000年
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6 胡小工;空间测量技术的数据处理精度评估和残差统计分析[D];中国科学院上海天文台;1999年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高鹏;星载GPS低轨卫星非差简化动力法精密定轨[D];中国地震局地震研究所;2013年
2 涂先勤;星载双频GPS精密定轨及精度评估方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 柳文明;轨道外推及坐标系转换对导航卫星精密定轨的影响分析[D];国防科学技术大学;2009年
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5 付春浩;基于SLR和伪距观测数据的北斗卫星精密定轨算法研究[D];清华大学;2012年
6 马雪;基于GPS的卫星精密定轨方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 李克行;基于LP估计的SLR数据处理与分析[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2005年
8 秦显平;基于SLR技术的卫星精密定轨[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
9 申秀梅;基于SLR技术的LAGEOS卫星精密定轨[D];山东科技大学;2011年
10 林肖俊;基于星载GPS的低轨卫星精密定轨技术研究[D];浙江大学;2014年
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