[發明專利]一種北斗二代GEO衛星精密定軌系統偏差改進方法

有效

• 申請號: 201310283560.8
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103323867A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 樓益棟;劉楊;施闖;鄭剛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/39
• 分類號: G01S19/39
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明屬于全球導航系統領域，涉及一種關于北斗二代GEO衛星精密定軌的技術。

背景技術

GEO衛星（地球靜止軌道衛星）作為北斗二代衛星導航系統的重要組成部分，對中國區域，以及其他亞太地區的定位、授時、導航具有重要的意義。將GEO衛星納入衛星導航系統，將顯著提高定位服務中可觀測衛星數個數，改善觀測的幾何條件，提升定位服務性能。提升GEO精密定軌精度的技術，對北斗二代衛星導航系統的建設和服務具有重大的意義。

現有的GPS（全球定位系統）導航衛星所采用的動力學定軌方法，適用于MEO（中地球軌道衛星）的精密定軌。由于MEO相對于地面測站的顯著運動，其觀測幾何條件較好，在數據處理中參數易于分離，定軌精度較高，而GEO衛星由于其靜地特性，參數較難分離。GPS?MEO衛星采用動偏偏航姿態控制，其太陽能帆板保持垂直于太陽光入射方向，易于建立太陽光壓參數模型，而北斗二代GEO衛星采用零偏姿態控制，其太陽能帆板與太陽光的入射方向隨時間變化，使得現階段的光壓模型不適應GEO的實際受力情況。

由上述分析，目前廣泛采用的MEO定軌方法并不適用于高精度的GEO衛星定軌。然而北斗衛星導航用戶的定位精度很大程度上依賴于GEO精密定軌的精度，因此隨著衛星導航技術的推廣，構建更為合適的GEO精密定軌技術和方法，是提高其軌道精度的重要手段。

發明內容

本發明提出了一種新的高精度的適用于北斗二代GEO衛星精密定軌的技術方法。

本發明的技術方案包括一種北斗二代GEO衛星精密定軌系統偏差改進方法，包括進行北斗GEO衛星的模糊度固定，建立北斗GEO衛星定軌中所采用的光壓模型，并針對北斗GEO衛星鐘差建立鐘差模型，

所述光壓模型如下，

D(u)＝D₀

R(u)＝R₀

Y(u)＝Y₀

B(u)＝B₀+B_ccosu+B_ssinu

其中，D(u)、R(u)、Y(u)、B(u)分別為陽光直射方向、陽光反射方向、衛星Y軸方向和B方向的力；D₀、R₀、Y₀分別為陽光直射方向、陽光反射方向、衛星Y軸方向的常數項；u為衛星相對于軌道面子夜的緯度，B₀、B_c、B_s為B方向上的常數值和周期項；

所述鐘差模型采用線性模型如下，

dt＝a₀+a₁t

其中，dt為鐘差，t為時長，a₀為初始的鐘偏項，a₁為鐘速項；在北斗GEO定軌中，采用改鐘差模型對單歷元解算的衛星鐘差施加約束。

而且，所述進行北斗GEO衛星的模糊度固定，包括執行以下步驟，

步驟1，選擇有一定共視時間的無電離層組合雙差模糊度，每個無電離層組合雙差模糊度有相應的寬巷雙差模糊度和窄巷雙差模糊度，可記為寬窄巷雙差模糊度；根據模糊度固定的可能性，將測站網中的無電離層組合雙差模糊度分基線和整網兩個層次，根據模糊度固定概率函數公式從基線層次中選擇相應寬巷雙差模糊度和窄巷雙差模糊度均固定的寬窄巷雙差模糊度，然后基于整網層次從中選擇獨立的寬窄巷雙差模糊度；

步驟2，通過步驟1所得獨立的寬窄巷雙差模糊度計算整周模糊度，得到固定的準確的無電離層組合雙差模糊度；

步驟3，將步驟2所得固定的準確的無電離層組合雙差模糊度通過添加虛擬觀測方程的方式引入法方程，用一個固定的準確的無電離層組合雙差模糊度對4個無電離層組合非差模糊度進行整數約束，然后返回步驟1直到沒有新的模糊度能夠固定為止；所述虛擬觀測方程公式如下，

v_b＝Dx-b_c^-d???P_b

其中，D為模糊度投影矩陣，b_c^-d為固定的無電離層組合雙差模糊度，v_b為殘差，x為對應的無電離層組合非差模糊度，P_b是虛擬觀測值的權。

而且，所述模糊度固定概率函數公式如下