基于星間鏈路的導航星座整網(wǎng)自主定軌技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星精密定軌是衛(wèi)星導航系統(tǒng)得以正常運行的重要基礎(chǔ)。目前,GPS系統(tǒng)實現(xiàn)精密定軌是通過全球均勻分布的觀測站對衛(wèi)星進行長期連續(xù)跟蹤觀測,經(jīng)由IGS分析解算得到每顆衛(wèi)星的精密軌道。由于政治原因,我國無法像GPS系統(tǒng)一樣在全球均勻布設(shè)觀測站,因而無法通過對北斗導航(BDS)衛(wèi)星的長期連續(xù)觀測進行精密定軌。自主定軌是未來導航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,也是解決制約我國全球?qū)Ш绞聵I(yè)發(fā)展難題的重要辦法。因此,論文圍繞星間鏈路自主定軌和X射線脈沖星輔助定軌的關(guān)鍵技

2、術(shù)進行了系統(tǒng)地研究,詳細討論了組合定軌中尚未解決的技術(shù)性難題,提出了兩種相應的誤差控制解決方法,旨在提高導航衛(wèi)星長期自主定軌的軌道精度。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、論文首先從衛(wèi)星軌道的時空模型出發(fā),分析了導航星座自主定軌中需要用到的時間系統(tǒng)、坐標系統(tǒng)及相互間的轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上,對星間觀測頻段的選擇進行了細致研究。并且,針對自主定軌模型中存在的非線性和不穩(wěn)定性特點,確定了以平方根UKF為星載濾波器的定軌解算方法。
　　2、其次

3、,論文對北斗MEO衛(wèi)星的星間觀測網(wǎng)絡(luò)進行了詳細設(shè)計。針對兩種典型頻段的天線特性,分別從靜態(tài)掃描模式和動態(tài)掃描模式對存在約束的星間觀測鏈路的可見性進行了深入討論。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了兩種不同天線數(shù)量的鏈路拓撲結(jié)構(gòu)。并基于設(shè)計的鏈路結(jié)構(gòu),采用真實的衛(wèi)星數(shù)據(jù)對星間鏈路自主定軌的定軌效果進行了仿真驗證,分析了定軌中存在的不足。
　　3、然后,論文為解決星間觀測自主定軌中存在的絕對基準問題,研究了基于X射線脈沖星的輔助定軌技術(shù)。考慮到由于脈沖

4、星觀測技術(shù)限制而造成的脈沖星定軌精度誤差較大的問題,論文重點分析了影響輔助定軌精度的主要誤差—星表方位誤差,并對星表方位誤差的估計算法進行了深入研究。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于星表方位誤差改正的X射線脈沖星定軌算法來提高輔助定軌精度。
　　4、最后,論文深入研究了基于星間鏈路和X射線脈沖星的組合定軌算法。針對聯(lián)邦卡爾曼濾波器無法將精度相差較大的兩組定軌數(shù)據(jù)進行有效融合的問題,提出了一種級聯(lián)組合定軌算法,利用脈沖星輔助定軌中得到的帶