北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密軌道確定方法研究

劉偉平

信息工程大學(xué)導(dǎo)航與空天目標(biāo)工程學(xué)院，河南 鄭州 450001

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北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密軌道確定方法研究

劉偉平

信息工程大學(xué)導(dǎo)航與空天目標(biāo)工程學(xué)院，河南 鄭州 450001

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。作為后起建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星精密定軌方法的研究尚處于起步階段，理論方法還不完善，定軌精度也還有較大的提升空間。有鑒于此，論文圍繞精密軌道確定核心問題展開研究，從單系統(tǒng)精密定軌、多系統(tǒng)融合精密定軌、精密定軌后處理、LEO輔助北斗衛(wèi)星精密定軌以及實(shí)時軌道確定等方面對北斗衛(wèi)星精密定軌方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，論文的主要貢獻(xiàn)總結(jié)如下：

(1) 提出了聯(lián)合使用雙差相位及相位平滑偽距實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星精密軌道確定的方法，與僅使用相位數(shù)據(jù)的經(jīng)典雙差動力法相比，該方法可改善GEO衛(wèi)星切向軌道分量與雙差模糊度的強(qiáng)相關(guān)性，從而提高北斗衛(wèi)星精密定軌精度。

(2) 對常用的多系統(tǒng)融合定軌方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于模糊度固定的北斗衛(wèi)星多系統(tǒng)融合非差精密定軌方法。實(shí)測算例分析表明：利用改進(jìn)之后的方法，北斗衛(wèi)星三維定軌精度平均提高了21.8%。

(3) 按照軌道分網(wǎng)合成和軌道多時段合成，首次系統(tǒng)地研究了北斗衛(wèi)星精密定軌后處理方法，重點(diǎn)推導(dǎo)了偽隨機(jī)脈沖參數(shù)的多時段合成原理，分析表明：單天邊界附加偽隨機(jī)脈沖對北斗衛(wèi)星多時段合成軌道的精度有明顯改進(jìn)作用。

(4) 提出了一種針對偽隨機(jī)脈沖的參數(shù)快速估計(jì)方法，該方法利用偽隨機(jī)脈沖特性，借助參數(shù)預(yù)消除與回代的思想，有效地規(guī)避了大維數(shù)法矩陣的求逆運(yùn)算，有助于提高LEO輔助北斗衛(wèi)星精密定軌的算法效率。實(shí)測算例分析表明：該方法參數(shù)估計(jì)結(jié)果與常規(guī)最小二乘方法相同，但在計(jì)算效率上具有明顯優(yōu)勢。

(5) 提出并實(shí)現(xiàn)了LEO輔助北斗衛(wèi)星精密定軌的方法，證明了該方法中固定LEO軌道與同時估計(jì)LEO軌道在原理上的一致性。數(shù)據(jù)分析表明：該方法可克服北斗系統(tǒng)布站不均的缺陷，并可改善北斗GEO、MEO和IGSO 3類衛(wèi)星的精密定軌精度，特別是對GEO衛(wèi)星定軌精度具有明顯的改進(jìn)作用。

(6) 提出了一種基于抗差自適應(yīng)濾波的GEO衛(wèi)星實(shí)時軌道確定方法，該方法有效地克服了幾何法精度不高、動力法遇到機(jī)動結(jié)果發(fā)散的缺點(diǎn)，并能夠較好地抵御觀測粗差的影響，即使在機(jī)動期間，亦能獲得一定精度水平的GEO衛(wèi)星實(shí)時軌道。

Author： LIU Weiping(1986—)，male, received his PhD degree from Information Engineering University on July 2014, majors in precise satellite orbit determination.

E-mail： lwpchxy@sina.com

Research on Precise Orbit Determination of BeiDou Navigation Satellite System

LIU Weiping

School of Navigation and Aerospace Engineering, Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China

劉偉平.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密軌道確定方法研究[J].測繪學(xué)報(bào)，2016,45(9)：1133.

10.11947/j.AGCS.2016.20150622.

LIU Weiping.Research on Precise Orbit Determination of BeiDou Navigation Satellite System[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(9):1133. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20150622.

P228

D

1001-1595(2016)09-1133-01

中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項(xiàng)(GFZX0301040308); 信息工程大學(xué)博士研究生學(xué)位論文創(chuàng)新基金(S201307)

2015-12-09

劉偉平(1986—)，男，講師，2014年6月畢業(yè)于信息工程大學(xué)，獲測繪科學(xué)與技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：郝金明教授)，研究方向?yàn)樾l(wèi)星精密定軌。