[發明專利]衛星軌道的誤差精化方法

有效

• 申請號: 201911152138.2
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111025341B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳俊平;王君剛;王彬;張益澤;譚偉杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海天文臺
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/27;G01S19/37
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

本發明提供一種衛星軌道的誤差精化方法，包括：分別獲取基于單向和雙向時間同步的星地鐘差，進行鐘差比對，獲取精密定軌的原始軌道徑向誤差序列；基于得到的原始軌道徑向誤差序列，采用二階多項式進行軌道誤差擬合，得到軌道徑向誤差的改正序列；利用軌道徑向誤差改正序列，基于衛星軌道周期進行軌道誤差預報，得到軌道誤差預報序列，并將軌道誤差預報序列從軌道坐標系轉換至地固坐標系，完成精密定軌的軌道誤差修正。本發明的衛星軌道的誤差精化方法通過兩種鐘差比對的方法，在不考慮動力學因素和不拓展監測站范圍的條件下，有效實現了衛星軌道誤差的監視、擬合、預報和修正，提供了一種實用的北斗衛星軌道性能改進方法。

技術領域

本發明涉及導航衛星軌道確定領域，特別涉及一種衛星軌道的誤差精化方法。

背景技術

自1964年美國第一代三維定位衛星系統——子午儀系統投入運行以來，衛星導航系統已經歷了半個世紀的發展歷程，包括美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo和我國北斗系統在內的多個導航系統已經提供服務或正處于研制建設中，多種衛星導航系統的出現旨在致力于提供全球覆蓋、全天候、高精度的導航定位定時服務。

空間信號精度(Signal-in-Space?Range?Error，SISRE)是反映導航系統服務性能的重要指標。導航衛星播發的廣播信息是提供用戶PNT(Positioning?Navigation?andTiming)服務的基本產品，其中衛星鐘差和廣播星歷是主要的兩類參數，分別反映系統星地時間同步和衛星定軌的精度，在很大程度上決定了系統的空間信號精度。

對于衛星鐘差的計算，可以通過布設專用的時間同步監測站，采用無線電雙向時間比對的方式獲得高精度鐘差數據。對于衛星軌道的計算，受國際地緣政治因素的影響，北斗系統目前只能采用區域監測站進行衛星跟蹤測量，無法實現衛星運行弧段的全部覆蓋，同時，北斗系統采用區別于GPS的混合導航星座，其中的GEO和IGSO兩種衛星為高軌衛星。在上述區域跟蹤網和高軌衛星條件下，衛星定軌計算的觀測幾何強度有限，這為北斗衛星軌道精度提升帶來了巨大困難，也在很大程度上制約了北斗系統服務性能。

對于北斗衛星軌道的精度的改進，一方面可以增加全球布站范圍，增強定軌觀測幾何，另一方面可以通過長期數據分析，精化衛星動力學模型。在現階段國際形勢復雜多變的情況下，境外布站的范圍和進程無法完全保證，衛星動力學攝動模型的研究需要大量的歷史數據，其模型精化是一個長期的過程。因此，在短期內無法有效精化衛星攝動模型和改進布站區域的前提下，如何通過其他手段實現對衛星軌道誤差的分析、預報和修正，是北斗系統亟待解決的關鍵問題之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于單雙向鐘差比對的衛星軌道的誤差精化方法，以在不考慮衛星復雜動力學攝動的條件下，通過數據分析實現誤差精化。

為實現上述目的，本發明提供一種衛星軌道的誤差精化方法，包括：

S1：分別獲取基于單向時間同步和雙向時間同步的星地鐘差，并進行鐘差比對，獲取精密定軌的原始軌道徑向誤差序列；

S2：基于所述步驟S1得到的原始軌道徑向誤差序列，采用二階多項式進行軌道誤差擬合，得到軌道徑向誤差改正序列；

S3：利用所述步驟S2中的軌道徑向誤差改正序列，基于衛星軌道周期進行軌道誤差預報，得到軌道誤差預報序列，并將軌道誤差預報序列從軌道坐標系轉換至地固坐標系，完成精密定軌的軌道誤差修正。

優選地，所述步驟S1包括：

S11：選擇進行鐘差比對的時段；

S12：采用精密定軌法解算得到基于單向時間同步的星地鐘差；

S13：采用無線電雙向法獲取基于雙向時間同步的星地鐘差；