由星載GPS數據進行CHAMP衛(wèi)星定軌和地球重力場模型解算.pdf

1、本文的工作和創(chuàng)新點主要有:1.回顧了重力測量和衛(wèi)星重力探測技術的發(fā)展和應用,闡述了描述低軌衛(wèi)星狀態(tài)的直角坐標、Kepler根數、Hill根數和Equinoctial根數之間的相互關系,認為Hill根數和Equinoctial根數能夠避免由衛(wèi)星軌道奇異帶來的計算問題,分析了低軌衛(wèi)星的受攝運動,給出了攝動模型.2.根據衛(wèi)星運動微分方程和衛(wèi)星跟蹤觀測量,探討了衛(wèi)星定軌問題,分析了衛(wèi)星軌道積分的分析法和數值法,推導了多步Cowell Ⅱ軌道數值

2、積分公式.3.探討了星載GPS相位數據鐘差改正的多項式擬合法,提出利用寬巷/窄巷法和連續(xù)求差法進行模糊度解算以及周跳探測和修復,分析了衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、GPS觀測量的跟蹤點改正模型、GPS天線相位中心改正和偏移改正模型;對CHAMP星載GPS數據和IGS跟蹤站實際觀測數據進行了處理,認為鐘差可達ms級、星載GPS相位觀測數據比IGS跟蹤站的GPS數據周跳明顯增多以及模糊度解算難度增大、GPS相位中心改正和偏移改正可達cm級(甚至更大).

3、4.利用IGS跟蹤站的GPS數據和星載GPS數據,給出了星載GPS相位觀測量、星間相位單差觀測量、星地相位雙差觀測量、星地相位三差觀測量,用于衛(wèi)星精密定軌和地球重力場模型解算.5.分析了低軌衛(wèi)星定軌和地球重力場模型解算的參數估計問題,推導了分塊Bayes最小二乘參數估計公式,給出了觀測方程、變分方程和GPS觀測量的導數.6.根據衛(wèi)星動力學原理,由星載GPS數據和IGS跟蹤站的GPS數據構造星地相位雙差觀測量,對CHAMP衛(wèi)星進行實際定軌

4、.與德國GFZ的PSO相比,本文定軌徑向精度為0.2857m;經過重疊軌道比較和分析,本文重疊軌道徑向精度為0.0958m;進行了軌道端點比較,端點軌道徑向精度達到0.0666m.7.根據動力學原理,利用1個月的CHAMP幾何定軌結果,采用兩步法,解算了一個完全到70階次的地球重力場模型GGM01S.與EGM96(完全到70階次)相比,GGM01S的大地水準面起伏精度不超過0.2186m,重力異常精度不超過1.2735mgal.與EIG

5、EN1S(完全到70階次)相比,GGM01S的大地水準面起伏的精度不超過0.9804m,重力異常精度不超過8.0429mgal.8.利用1年的CHAMP衛(wèi)星幾何定軌結果,由動力學方法,解算了低階地球引力位系數時間序列,給出了J<,2>、J<,3>和地心運動的時間變化規(guī)律.J<,2>的變率為J<,2>=-0.783×10<'-11>/month,J<,3>的年變率為J<,3>=-0.5×10<'-12>/month,J<,2>為負說明地球