CEI在精密定轨中的应用研究

【摘要】：短基线相位干涉技术具有测角精度高,基线短,布网灵活,实时性好等特点,非常适用于对同步轨道及其以内地球卫星的现有测控手段进行增强和补充。本文主要探讨CEI在GEO、IGSO、MEO和LEO四类卫星中的定轨能力。主要工作如下: 1)介绍了CEI系统的特点、涉及到的各种技术,分析了CEI的测角精度,比较了CEI与其他测轨技术的区别,重点介绍了CEI的测量原理。 2)重点分析了CEI在GEO卫星中的定轨能力。包括以下几个问题:初始整周模糊度的解算可行性分析、系统偏差与轨道参数间的相关性、CEI基线的选址与布设方位问题、如何改进单组CEI基线的定轨结果、联合SLR的综合定轨结果、快速轨道恢复策略、求解整周模糊度时的定轨结果、共位卫星的相对轨道确定问题。 3)分析了CEI在其他轨道类型如IGSO和MEO卫星中的定轨能力。对于模糊度问题可通过附加模糊度参数的定轨方法来解决。三种卫星(包括GEO卫星)的定轨精度结论如下:在我国的东西边界分别设一组正交双基线对于改进GEO、MEO卫星的定轨精度很有帮助,采用1min采样GEO卫星的定轨结果在R、N方向可达分米级,在T方向可达十米级;MEO只需30s采样即可使定轨结果在N方向达分米级,在R、T方向达到厘米级;只需在IGSO的星下点经度处设一组正交双基线,采用1min采样,定轨精度在R、N方向可达分米级,在T方向可达米级。 4)在飞船交会中,在远程导引段采用批处理进行事后精密轨道计算,采用滤波进行实时的轨道计算。采用批处理的方法时,分别采用相位延迟和相位延迟率为观测量,采用可视弧段较长的单站即可使得相对轨道精度在百米以内;采用滤波的方法时,采用绝对滤波器的方案同时求解两个航天器的绝对位置、速度,而后做差求取相对轨道位置精度,位置精度可达十米级,速度精度可达厘米/秒级。 5)在近程导引段,采用相对滤波器可直接获得相对轨道精度,可实时检测交会过程。对于模糊度问题采用在线求解模糊度参数的卡尔曼滤波算法来解决,即先求解模糊度的浮点解,几分钟后模糊度即可收敛,此时可获得其固定解。此时目标航天器的初始轨道精度对相对轨道精度影响很大,需考虑采用绝对滤波器加相对滤波器方案解决这一问题。