利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析
本文关键词: 北斗卫星导航系统 星间链路 自主导航 双向测距 卫星轨道 用户等效距离误差 卫星激光测距 出处:《中国科学:物理学 力学 天文学》2017年02期 论文类型:期刊论文
【摘要】:自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务,是指在地面运行控制系统不可用的情形下,利用星间测距维持导航系统星历的自主更新.本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据,进行集中式自主定轨试验.首先给出了星间双向测距数据的处理流程和数学模型,并分析了星间双向测距数据的测量特性.结果表明星间双向测距数据是一种高精度的距离测量.将星间双向测距数据用于定轨处理,残差标准差小于1 0 cm,均值好于1.0 cm,解算的设备零值稳定度好于0.2 ns.分别利用重叠弧段比较、用户等效距离误差评估和激光残差等方式评估了自主定轨的精度.结果表明,在一个地面锚固站支持下,自主定轨得到的卫星轨道径向重叠弧段互差优于6 cm,预报2 4 h径向重叠弧段互差优于1 0 cm.2 4 h预报轨道用户等效距离误差为0.4 3 m,优于L波段预报轨道的0.76 m,激光残差优于1 0 cm.星间链路对地观测为自主定轨提供空间基准,避免星座的整体旋转.本文讨论对地测量时长对自主定轨的影响.结果表明即使星间链路对地观测的截止高度角为60°,自主定轨结果和2 4 h预报轨道径向误差优于10 cm,三维位置优于1.5 m.
[Abstract]:Autonomous orbit determination is an important task of navigation satellite autonomous navigation, which refers to the situation that the ground operation control system is not available. Using intersatellite ranging to maintain the autonomous update of the ephemeris of the navigation system. This paper uses the Ka-band two-way ranging data from the Beidou new generation navigation test satellite. The centralized autonomous orbit determination experiment is carried out. Firstly, the processing flow and mathematical model of intersatellite bidirectional ranging data are given. The measurement characteristics of intersatellite bidirectional ranging data are analyzed. The results show that the intersatellite bidirectional ranging data is a kind of high precision distance measurement. The intersatellite bidirectional ranging data is used for orbit determination. The standard deviation of the residual error is less than 10 cm, the mean value is better than 1.0 cm, and the stability of the zero value of the calculated equipment is better than 0.2 NS. The accuracy of autonomous orbit determination is evaluated by the user equivalent distance error evaluation and laser residuals. The results show that the system is supported by a ground anchoring station. The radial overlap arc error of satellite orbit obtained by autonomous orbit determination is better than that of 6 cm. The prediction of 24 h radial overlapping arc cross difference is better than 10 cm.2 4 h prediction orbit user equivalent distance error is 0.43 m, better than L band prediction track 0.76 m. The laser residual error is better than 10 cm. The intersatellite link provides a space reference for autonomous orbit determination. To avoid the global rotation of the constellation, this paper discusses the influence of the length of the earth survey time on the autonomous orbit determination. The results show that even if the cut-off altitude angle of the intersatellite link to Earth observation is 60 掳. The radial error of autonomous orbit determination and 24 h prediction is better than 10 cm, and the 3D position is better than 1.5 m.
【作者单位】: 中国科学院上海天文台;中国科学院大学;上海市定位与导航重点实验室;北京卫星导航中心;信息工程大学地理空间信息学院;
【基金】:国家自然科学基金(编号:41574029,11203059,41204022) 中国科学院青年创新促进会(编号:2016242)资助
【分类号】:TN967.1
【正文快照】: 引用格式:唐成盼,胡小工,周善石,等.利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析.中国科学:物理学力学天文学,2 0 1 7,4 7:0 2 9 5 0 1T a n g C P,H u X G,Z h o u S S,e t a l.C e n t r a l i z e d a u t o n o m o u s o r b i t d e t e r m i n a t
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