星地監(jiān)測(cè)網(wǎng)下的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星軌道確定

耿 濤,劉經(jīng)南,趙齊樂,施 闖

武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心,湖北武漢430079

星地監(jiān)測(cè)網(wǎng)下的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星軌道確定

耿 濤,劉經(jīng)南,趙齊樂,施 闖

武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心,湖北武漢430079

提出層間鏈路的星間鏈路方式,即以軌道高度區(qū)分的不同類型衛(wèi)星間鏈路,在MEO衛(wèi)星上安裝星載接收機(jī)即可接收 GEO、IGSO衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座構(gòu)型,從衛(wèi)星跟蹤時(shí)間、三維位置精度因子PDOP、定軌均方差等評(píng)價(jià)指標(biāo),分別進(jìn)行地面跟蹤站區(qū)域和全球非均勻分布情況下的星地鏈路、星地鏈路聯(lián)合層間鏈路、星地鏈路聯(lián)合星間雙向測(cè)距等多種場(chǎng)景的定軌仿真。結(jié)果顯示,基于中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面跟蹤站1 d觀測(cè)值,聯(lián)合波束角為41.25°的層間星間鏈路,GEO、IGSO和MEO定軌均方差值由6.1 m、1.3 m和5.9 m減小到1.0 m、0.8 m和2.0 m;聯(lián)合衛(wèi)星波束角為45°的衛(wèi)星雙向測(cè)距(殘余系統(tǒng)誤差為振幅30 cm的周期項(xiàng)),星座整體定軌精度優(yōu)于20 cm。

星地監(jiān)測(cè)網(wǎng);精密定軌;聯(lián)合定軌;PANDA;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

1 引 言

2000年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建成,2004年中國(guó)啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)工作,至2012年形成由5個(gè) GEO、3個(gè) IGSO、4個(gè) MEO衛(wèi)星組成的區(qū)域無源服務(wù)能力,并于2020年左右形成由5個(gè) GEO和30個(gè)非靜止衛(wèi)星組成的全球無源服務(wù)能力。目前,Compass-M1、Compass-G1和Compass-G3等7顆衛(wèi)星的先后成功發(fā)射,標(biāo)志著該導(dǎo)航系統(tǒng)穩(wěn)步進(jìn)入衛(wèi)星組網(wǎng)階段[1-2]。

導(dǎo)航衛(wèi)星軌道確定與時(shí)間同步技術(shù)是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的核心技術(shù)之一。全球均勻分布的跟蹤站聯(lián)合不間斷觀測(cè),才能充分發(fā)揮測(cè)量技術(shù)的潛力,達(dá)到較高的定軌精度。地面跟蹤站如果區(qū)域布設(shè),衛(wèi)星跟蹤弧段受限,跟蹤網(wǎng)幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu)較弱,導(dǎo)航衛(wèi)星定軌精度不高[3-4]。

為克服區(qū)域定軌觀測(cè)弧段受限,進(jìn)一步提高導(dǎo)航衛(wèi)星定軌精度,就必須改善幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此展開了一系列理論研究和試驗(yàn)。這些研究可以劃分為兩類:①衛(wèi)星雙向測(cè)距[5-8];②中低軌衛(wèi)星聯(lián)合定軌[9-11]。針對(duì)Compass衛(wèi)星星座構(gòu)型特點(diǎn),提出和仿真了星地鏈路和星間鏈路組成的星地監(jiān)測(cè)網(wǎng)(圖1)。星間鏈路按照鏈路的空域可分為層內(nèi)星間鏈路和層間星間鏈路。層間星間鏈路是指以軌道高度區(qū)分的不同軌道類型之間的鏈路,如 MEO-GEO、MEO-IGSO等,它僅需要星載接收機(jī),如CHAMP、GRACE等衛(wèi)星計(jì)劃,技術(shù)成熟,在MEO搭載星載接收機(jī)即可接收GEO、IGSO衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)。雙向測(cè)距星間鏈路一般采用超高頻U HF頻段或 Ka頻段以及數(shù)據(jù)收發(fā)單元等設(shè)備在衛(wèi)星之間進(jìn)行雙向測(cè)量和數(shù)據(jù)通信,建立星間鏈路。

圖1 星地監(jiān)測(cè)網(wǎng)示意圖Fig.1 Satellite-ground monitoring network

2 星地鏈路和星間鏈路聯(lián)合定軌數(shù)學(xué)模型

對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方程和變分方程積分,可以得到它們的參考軌道和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣ψ(ti,t0)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣用于將不同時(shí)刻的軌道狀態(tài)改正數(shù)映射到初始時(shí)刻,應(yīng)滿足方程

星地鏈路、層間星間鏈路和衛(wèi)星雙向測(cè)距的觀測(cè)方程分別為

式中,y星地i、y層間星間i和 y雙向測(cè)距i分別表示星地鏈路、層間星間鏈路和雙向測(cè)距觀測(cè)值;x星地i、x層間星間i和x雙向測(cè)距i分別表示除x＊Gi之外的其他待估參數(shù),如鐘差、對(duì)流層濕延遲、模糊度、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延等;v星地i、v層間星間i和 v雙向測(cè)距i為相應(yīng)的觀測(cè)噪聲。

將式(1)應(yīng)用到式(5),可得到聯(lián)合定軌觀測(cè)模型

利用估計(jì)理論求出軌道狀態(tài)改正數(shù)[12],再積分運(yùn)動(dòng)方程即可得到關(guān)心時(shí)段衛(wèi)星的位置和速度。

3 仿真說明

3.1 仿真方案

本文進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的軟件是武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心自主研制的 PANDA(position and navigation data analyst)軟件[13]。根據(jù)Compass星座構(gòu)型(5GEO+3IGSO+4MEO),仿真了3 d衛(wèi)星軌道、中國(guó)區(qū)域7個(gè)測(cè)站和全球非均勻分布16個(gè)測(cè)站(圖2)的星地鏈路(L頻段)、層間星間鏈路(L頻段)、衛(wèi)星雙向測(cè)距(U HF頻段),先驗(yàn)約束信息如表1。

圖2 地面跟蹤站仿真示意圖Fig.2 Distribution of ground tracking stations

表1 觀測(cè)值仿真信息Tab.1 Systematic and statistic measurement modeling errors

3.2 衛(wèi)星跟蹤時(shí)間分析

表2給出不同方案下 GEO、IGSO和 MEO衛(wèi)星的跟蹤時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表2 衛(wèi)星跟蹤時(shí)間百分比統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistic of satellite tracked time

從表中可知:GEO衛(wèi)星定點(diǎn)在中國(guó)上空,跟蹤弧段為100%;MEO衛(wèi)星圍繞地心作全球運(yùn)動(dòng),僅僅采用中國(guó)區(qū)域跟蹤站時(shí)跟蹤弧段不足40%,當(dāng)聯(lián)合星間鏈路時(shí)跟蹤弧段將隨著衛(wèi)星波束角的增大逐漸增加,如聯(lián)合衛(wèi)星波束角為41.25°的層間星間鏈路時(shí)達(dá)到53.3%,聯(lián)合衛(wèi)星波束角為30°的衛(wèi)星雙向測(cè)距時(shí)則近為100%,與采用16個(gè)全球跟蹤站相當(dāng)。這意味著在地面跟蹤站較少時(shí),聯(lián)合星間鏈路將有助于提高衛(wèi)星的跟蹤時(shí)間和定軌精度。

3.3 DOP值分析

精度因子(dilution of precision,DOP)反映衛(wèi)星定軌的幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu),是定軌精度的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,通常采用三維位置精度因子PDOP

式中,p11、p22、p33分別為定軌法方程逆矩陣 p中有關(guān)衛(wèi)星位置子矩陣的對(duì)角線元素。

圖3給出不同方案的衛(wèi)星 PDOP值。從圖中可知:當(dāng)僅采用中國(guó)區(qū)域7個(gè)跟蹤站時(shí),GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星 PDOP值分別為40.9、59.5和38.2;如采用16個(gè)全球跟蹤站時(shí),PDOP值分別減小到8.4、9.4和8.7,這說明采用全球跟蹤網(wǎng)時(shí)衛(wèi)星定軌精度優(yōu)于區(qū)域跟蹤網(wǎng)。

增加星間鏈路 PDOP值將隨著衛(wèi)星波束角的增大逐漸減小,如采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)跟蹤站加上衛(wèi)星波束角為 41.25°的層間星間鏈路時(shí)PDOP值分別減小到 32.2、46.5和 9.1,其中MEO衛(wèi)星減小幅度最大;如采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)跟蹤站加上衛(wèi)星波束角為45°的衛(wèi)星雙向測(cè)距時(shí)三類衛(wèi)星PDOP值大大減小,分別為3.1、3.2和1.0,均小于采用16個(gè)全球跟蹤站的 PDOP值,但當(dāng)波束角再增大時(shí),PDOP值減小幅度越來越小。這說明在地面跟蹤站較少時(shí),聯(lián)合星間鏈路將有可能得到優(yōu)于采用全球跟蹤網(wǎng)時(shí)的衛(wèi)星定軌精度。

4 仿真結(jié)果

分別采用僅基于星地鏈路、星地鏈路聯(lián)合層間星間鏈路,以及星地鏈路聯(lián)合衛(wèi)星雙向測(cè)距三種方案進(jìn)行Compass定軌精度分析。

定軌中動(dòng)力學(xué)模型:EIGEN_GL04地球引力場(chǎng)模型8×8階;日、月和其他行星(DE405)引起的n體引力攝動(dòng);顧及固體潮、海潮和極潮影響;太陽光壓攝動(dòng)采用BERNESE模型。

圖3 衛(wèi)星DOP值統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistic of satellites PDOP

定軌中測(cè)量學(xué)模型:數(shù)據(jù)采樣間隔為300 s;非差無電離層相位組合(LC)和偽距組合(PC)定軌;觀測(cè)值加權(quán)方式隨高度角而變化;分別使用白噪聲和隨機(jī)游走來描述鐘差和地面跟蹤站的對(duì)流層延遲;固定測(cè)站坐標(biāo);顧及觀測(cè)值仿真加入的其他誤差項(xiàng)改正。

定軌結(jié)果評(píng)價(jià)公式如下

式中,ΔR、ΔC、ΔA分別表示估計(jì)軌道與仿真軌道在徑向、法向和切向三個(gè)分量之差,n為參與比較歷元總數(shù)。

4.1 基于星地鏈路的衛(wèi)星精密定軌

計(jì)算并統(tǒng)計(jì)了下述三種試驗(yàn) GEO、IGSO、MEO衛(wèi)星的定軌 RMS3D值(圖 4),需要說明的是,這三個(gè)試驗(yàn)在先驗(yàn)信息的設(shè)置上是相同的。

試驗(yàn)1,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站1 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)2,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站3 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)3,采用全球非均勻分布的16個(gè)地面站1 d的觀測(cè)值。

圖4 基于星地鏈路的Compass定軌精度Fig.4 OrbitdeterminationRMS3Dfrom groundbased tracking

對(duì)比試驗(yàn)1和2可知:隨著定軌弧段的增加,三種類型衛(wèi)星的定軌精度均有不同程度的提高,這與軌道觀測(cè)量的增多,以及兩段連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)可以對(duì)中間未跟蹤到的衛(wèi)星弧段施加約束,減弱單天定軌中的“末端效應(yīng)”有關(guān)。其中MEO定軌精度提高幅度最大,RMS3D由5.9 m減小到0.3 m,幅度超過 95%;IGSO次之,幅度超過91%;而 GEO衛(wèi)星 RMS3D僅由 6.1 m減小到3.5 m,這是因?yàn)?GEO衛(wèi)星與地面站的位置幾乎相對(duì)靜止,幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu)相當(dāng)差,定軌法方程嚴(yán)重病態(tài),使得一些系統(tǒng)誤差(如鐘差及測(cè)站偏差等)難以精確解算和分離,即使增加觀測(cè)時(shí)間帶來的有效信息量也有限,從而造成定軌精度提高幅度小。

對(duì)比試驗(yàn)1和3可知:隨著地面站的全球布設(shè),衛(wèi)星幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu)得到改善,三種類型衛(wèi)星的定軌精度也有不同程度提高,但仍不能很好地解決 GEO衛(wèi)星的精密定軌問題。

4.2 星地鏈路聯(lián)合層間星間鏈路的衛(wèi)星精密定軌

類似于4.1節(jié),計(jì)算并統(tǒng)計(jì)下述三個(gè)試驗(yàn)中GEO、IGSO、MEO衛(wèi)星隨衛(wèi)星波束角的定軌RMS3D值(圖 5)。

圖5 星地鏈路聯(lián)合層間星間鏈路的Compass定軌精度Fig.5 Orbit determination RMS3Dfrom inter inter-satellite-links

試驗(yàn)1,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站和層間星間鏈路1 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)2,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站和層間星間鏈路3 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)3,采用全球非均勻分布的16個(gè)地面站和層間星間鏈路1 d的觀測(cè)值。

對(duì)比圖4試驗(yàn) 1,如再加上衛(wèi)星波束角為41.25°的層間星間鏈路,GEO、IGSO和 MEO定軌RMS3D值由6.1 m、1.3 m和5.9 m分別減少到1.0 m、0.8 m和2.0 m。其中 GEO衛(wèi)星提高幅度最大,達(dá)到84%;MEO衛(wèi)星次之,提高幅度約66%。這是因?yàn)閷觾?nèi)星間鏈路充分利用三類衛(wèi)星的軌道高度差優(yōu)勢(shì),以不同于地面站的幾何層面增強(qiáng)了衛(wèi)星幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu),同時(shí)有效克服了GEO衛(wèi)星由于與地面站的位置相對(duì)靜止引起的定軌法方程病態(tài)問題,從而提高整個(gè)星座的定軌精度。

對(duì)比圖4,試驗(yàn)2和3中的 GEO衛(wèi)星定軌精度有大幅度提高。但I(xiàn)GSO、MEO衛(wèi)星基本處于同一量級(jí),這可能是因?yàn)樾l(wèi)星幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu)當(dāng)采用3 d定軌弧段或者全球站跟蹤時(shí)已相當(dāng)強(qiáng),即使再增加層間星間鏈路也無法得到明顯改善。

4.3 星地鏈路聯(lián)合衛(wèi)星雙向測(cè)距的衛(wèi)星精密定軌

假設(shè)U HF天線采用全向型天線,可以接收任意方向的信號(hào);除 GEO與 GEO之間外其他各顆衛(wèi)星間均建立了雙向測(cè)距(圖1)。本節(jié)仿真振幅分別為30 cm、50 cm的周期項(xiàng)殘余系統(tǒng)誤差下兩組場(chǎng)景,每組場(chǎng)景中又包含了三個(gè)試驗(yàn)。

試驗(yàn)1,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站和衛(wèi)星雙向測(cè)距1 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)2,采用中國(guó)區(qū)域的7個(gè)地面站和衛(wèi)星雙向測(cè)距3 d的觀測(cè)值;

試驗(yàn)3,采用全球非均勻分布的16個(gè)地面站和衛(wèi)星雙向測(cè)距1 d的觀測(cè)值。

從表3可知當(dāng)加入的殘余系統(tǒng)誤差越來越大,定軌精度也越來越差。隨著衛(wèi)星波束角逐漸增大,衛(wèi)星觀測(cè)量逐漸增多和幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu)逐漸改善,定軌精度逐漸變好。但當(dāng)波束角由45°逐漸增大時(shí),PDOP值減小幅度越來越小,定軌精度提高幅度也越來越小,同時(shí)波束角的增大將使得衛(wèi)星系統(tǒng)消耗的能量越大。因此衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行時(shí)應(yīng)合理選擇波束角大小和盡可能的消除各種系統(tǒng)誤差項(xiàng)(如硬件偏差等)。

對(duì)照表3和圖4,場(chǎng)景1中當(dāng)加入衛(wèi)星波束角為45°的衛(wèi)星雙向測(cè)距時(shí),試驗(yàn) 1中 GEO、IGSO和 MEO定軌 RMS3D值分別為 17.1 cm、16.7 cm和15.2 cm;試驗(yàn)2和試驗(yàn)3星座整體定軌精度均優(yōu)于10 cm。

5 結(jié) 論

根據(jù)Compass星座構(gòu)型,進(jìn)行不同跟蹤網(wǎng)和定軌方案下星地鏈路、層間星間鏈路和衛(wèi)星雙向測(cè)距下的定軌分析,計(jì)算結(jié)果表明:

(1)僅使用星地鏈路,全球跟蹤網(wǎng)下的定軌精度明顯優(yōu)于區(qū)域網(wǎng),但由于 GEO衛(wèi)星與地面站的位置幾乎相對(duì)靜止,法方程病態(tài),采用全球站仍不能很好解決 GEO衛(wèi)星精密定軌問題。

(2)星地鏈路聯(lián)合層間星間鏈路,將改善衛(wèi)星的幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu),提高整個(gè)星座(特別是 GEO、MEO衛(wèi)星)的定軌精度。基于中國(guó)區(qū)域7個(gè)地面跟蹤站和衛(wèi)星波束角為41.25°的層間星間鏈路,GEO、IGSO和MEO單天解定軌 RMS3D值由6.1 m、1.3 m和5.9 m分別提高到1.0 m、0.8 m和2.0 m,其中 GEO衛(wèi)星提高幅度最大,達(dá)到84%;MEO提高了66%。

(3)星地鏈路聯(lián)合衛(wèi)星雙向測(cè)距,將顯著改善衛(wèi)星幾何觀測(cè)結(jié)構(gòu),增加衛(wèi)星跟蹤弧段,定軌精度顯著提高。當(dāng)殘余系統(tǒng)誤差為振幅30 cm的周期項(xiàng)時(shí),基于中國(guó)區(qū)域7個(gè)跟蹤站和衛(wèi)星波束角為45°的衛(wèi)星雙向測(cè)距,單天解星座整體定軌精度優(yōu)于20 cm。

(4)在我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行中,應(yīng)合理選擇波束角大小和盡可能地消除各種殘余誤差(如硬件偏差等)。

表3 星地鏈路聯(lián)合衛(wèi)星雙向測(cè)距的Compass定軌精度Tab.3 Orbit determination RMS3Dfrom satellite to satellite double directions ranging /cm

[1] RAN Chengqi.Plan of Compass Development[R]Beijing:Chinese Compass Satellite Navigation Systems Management Office,2010.(冉承其.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃[R].北京:中國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)專項(xiàng)管理辦公室,2010.)

[2] SUN Jiadong.Evolution of Compass[R].Xi’an:Xidian University,2010.(孫家棟.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展之路[R].西安:西安電子科技大學(xué),2010.)

[3] WEI Ziqing,GE Maorong.GPS relative positioning mathematical model[M].Beijing:Survey and Mapping Press,1998.(魏子卿,葛茂榮.GPS相對(duì)定位的數(shù)學(xué)模型[M].北京:測(cè)繪出版社,1998.)

[4] GENG Tao.Real-time Precise Orbit Determination Theory for Navigation Satellite and Its Experimental Application Based on Regional Reference Stations[D].Wuhan:Wuhan University,2009.(耿濤.基于區(qū)域基準(zhǔn)站的導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)時(shí)精密定軌理論及試驗(yàn)應(yīng)用[D].武漢:武漢大學(xué),2009.)

[5] RAJAN J A,ORR M,WANG P.On-orbit Validation of GPS IIR Autonomous Navigation[C]∥Proceedings of the 59th Annual Meeting of the Institute of Navigation and CIGTF 22nd Guidance Test Symposium.Albuquerque:[s.n.],2003:23-25.

[6] RAJAN J A,PETER B,HARRIS R.Modernizing GPS Autonomous Navigation with Anchor Capability[C]∥ION GPS/GNSS.Portland:[s.n.],2003:1534-1542.

[7] BERNSTEIN H,ANDOR B F,JAMES G H.GPS User Position Accuracy with Block IIR Autonomous Navigation[C]∥Proceeding of the ION GPS-93.Alexandria:Institue of Navigation,1993:1389-1399.

[8] LIU Wanke.Research and Simulation on Autonomous Orbit Determination and Combined Orbit Determination of Navigation Satellite[D].Wuhan:Wuhan University,2008.(劉萬科.導(dǎo)航衛(wèi)星自主定軌及星地聯(lián)合定軌的方法研究和模擬計(jì)算[D].武漢:武漢大學(xué),2008.)

[9] SVEHLA D,ROTHACHER M.Kinematic Positioning of LEO and GPS Satellites and IGS Stations on the Ground[J].Advances in Space Research,2005,36(3):376-381.

[10] ZHU S,MASSMANN Y F H,YU Y,et al.Satellite Antenna Phase Center Offsets and Scale Errors in GPS Solution[J].Journal ofGeodesy,2003,76(11-12):668-672.

[11] GENG Jianghui,SHI Chuang,ZHAO Qile,et al.GPS Precision Orbit Determination from Combined Ground and Space-borne Data[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2007,32(10):906-909.(耿江輝,施闖,趙齊樂,等.聯(lián)合地面和星載數(shù)據(jù)精密確定 GPS衛(wèi)星軌道[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):信息科學(xué)版,2007,32(10):906-909.)

[12] SCHUTZB,TAPLEY B,GEORGE HB.Statistical Orbit Determination[M].New York:Academic Press,2004.

[13] SHI C,ZHAO Q,GE M,et al.Introduction to PANDA Software and the Latest Development for High Precision GNSS Data Processing and Application[C]∥IGS Analysis Center Workshop.Newcastle:[s.n.],2010.

(責(zé)任編輯:宋啟凡)

Compass Precise Orbit Determination Based on Space-ground Monitoring Network

GENG Tao,LIU Jingnan,ZHAO Qile,SHI Chuang
Research Center of GNSS,Wuhan University,Wuhan 430079,China

A way of orbit determination based on inter-satellite cross-layer observations is proposed.It classifies satellite orbits into various layers by their heights and if a receiver is set in MEO satellite,observations can be

from GEO and IGSO.According to the satellite constellation of the Chinese Compass satellite navigation system,precise orbit determination is carried out with satellite-ground observations(SGO),on the combination of satellite-ground and inter-satellite cross-layer observations(CLO),and on the combination of satellite-ground and inter-satellite two-way ranging observations(TWRO)in the condition of regionally-distributed ground stations and global unevenly-distributed ground stations.The orbit results are assessed by satellite tracked arcs,position dilution of precision(PDOD),comparing the estimated orbits with the simulated reference orbits.The results show that with only 1 d SGOs from the seven regional stations in China,RMS3Dof GEOs,IGSOs and MEOs are respectively reduced from 6.1 m,1.3 m and 5.9 m to 1.0 m,0.8 m and 2.0 m when CLOs,where the beam angle of ranging equipment increases up to 41.25°,orbit accuracies are better than 20 cm when TWROs,where the beam angle increases up to 45°and systemic error is period term with 30 cm amplitude.

satellite-ground monitoring network;precise orbitdetermination;integrated orbitdetermination;PANDA;Compass

GENG Tao(1982—),male,PhD,majors in satellite geodesy and precise orbit determination.

P228

:A

國(guó)家863計(jì)劃(2007AA120603);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金;地球空間信息工程國(guó)家測(cè)繪局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)(201029);湖北省自然科學(xué)基金(2010CDA069)

1001-1595(2011)S-0046-06

2011-01-31

修回日期:2011-03-20

耿濤(1982—),男,博士,研究方向?yàn)樾l(wèi)星大地測(cè)量及衛(wèi)星精密定軌。

E-mail:gt_gengtao@whu.edu.cn