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基于高精度对流层延迟改正的转发式卫星测定轨南凯;杨旭海;曹芬;张婧宇;张柯【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2018(41)1【摘要】转发式卫星测定轨传统上一直使用气象站数据和Saastamonien模型,计算天顶对流层延迟,精度约为4 cm.为了提高对流层延迟改正精度,并进一步提高卫星测定轨精度,在转发式测轨站上并址配置测地型GPS/BDS多系统接收机,基于IGS/iGMAS产品计算得到各站高精度的对流层天顶延迟,精度约为5mm.将此新的对流层延迟改正应用于定轨软件,开展了GEO卫星转发式测定轨试验.试验结果表明:使用本文方法的对流层延迟后,定轨精度有较为明显提高,平均重叠弧段轨道差由1.402 m,减小到1.268 m,改善约为10％.【总页数】9页(P57-65)【作者】南凯;杨旭海;曹芬;张婧宇;张柯【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院大学天文与空间学院,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院大学天文与空间学院,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室,西安710600【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.卫星精密测定轨中的对流层延迟估算系统 [J], 何战科;杨旭海2.转发式测定轨系统卫星地面站观测数据质量分析及可视化 [J], 何大林;孙高文;韩伟3.我国GEO卫星高精度测定轨技术进展 [J], 耿虎军;刘友永;王彬;高华宇4.基于转发式的北斗卫星导航系统地球静止轨道卫星精密定轨试验 [J], 雷辉;李志刚;杨旭海;武文俊;成璇;冯初刚5.卫星测定轨中两种对流层延迟估算方法的比较 [J], 何战科因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会北京1基于转发式体制的低轨卫星精密定轨仿真分析雷辉1，2，3，李志刚1，2，杨旭海1，2（1．中国科学院国家授时中心, 西安 7106002．中科院精密导航定位于定时技术重点实验室，西安 7106003．中国科学院研究生院，北京 100049）摘要：基于卫星双向时间比对技术，中国科学院国家授时中心提出了转发式卫星测轨观测方法，在“中国区域定位系统（CAPS）”得到首次应用，设计的系统既能实现卫星高精度定轨，又能实现远距离台站间原子钟时间同步，测距精度好于1厘米左右，定轨精度优于2米，时间同步精度好于1ns，并能全天候观测。
该系统具有快速自动跟踪能力，可以用于低轨卫星定轨观测。
本文对基于转发式体制的低轨卫星（轨道高度400公里）精密定轨进行仿真分析，分析了目前国内五个转发式测轨站对卫星的可视弧长，并进行精密定轨及轨道预报计算。
结果表明，一个站可以实现最长10分钟的跟踪；考虑测轨站系统差的情况下，利用一天的观测资料进行精密定轨精度优于10cm ，预报两天的精度优于30cm 。
关键词：转发式，低轨卫星，精密定轨Simulation and analysis of precise orbit determination for low earthorbit satellite based on transponder systemLei Hui1, 2, 3, Li Zhi-gang1, 2, Yang Xu-hai1, 2(1. National time service center, Chinese Academy of Science, Xi’an, 7106002. Key laboratory of precision navigation and timing technology, Chinese Academy of Science, Xi’an, 7106003. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100039Abstract: Based on Two-Way satellite Time and Frequency Transfer (TWSTFT, a method used for orbit measurement using transponder system is developed by National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences. It has been first used in ‘Chinese Area Positioning System (CAPS ’, it can be used for high precision satellite orbit determination, and it can also be used for time synchronization between two long-range stations. It has the accuracy of better than 1 cm in ranging, the accuracy of better than 2 meters in orbit determination, the accuracy of better than 1ns in time synchronization, and it can achieve observations in any kind of weather. This system has the capability of quick automatic tracking, so it can be used for orbit determination for low earth orbit (LEO satellite. In this paper, simulation and analysis of precise orbit determination for LEO satellite (with the orbit altitude of 400 km has been done based on transponder system. The arc length has been analyzed, and precise orbit determination and orbit prediction has also been done. The results show that one station can achieve as long as 10 minutes tracking, consider the system error of each station, one day observation is used for orbit determination, it can achieve the accuracy of better than 10cm in precise orbit determination and better than 30cm in orbit prediction for two days.Key word: Transponder system, Low earth orbit (LEO, Precise orbit determination (POD1 引言近年来，轨道高度在1000km 以下的低轨卫星由于特殊的应用和科研的需要得到了迅速的发展，在很多方面发挥了重大的作用[1]。
总第29卷 第2期时间频率学报 V ol. 29 No.22006年12月 Journai of Time and Frequeney Dec ., 2006转发器式卫星测轨方法李志刚1 杨旭海1李伟超1,2冯初刚3乔荣川1( 1中国科学院国家授时中心, 陕西 西安 710600 )( 2中国科学院研究生院，北京 100039 ) ( 3中国科学院上海天文台, 上海 200030 )1 前 言卫星定轨对国防建设、国民经济发展以及科学研究等方面都具有十分重要的意义。
卫星测轨是卫星定轨的基础，转发器式卫星测轨技术是利用地面站系统发射时间信号，一个地面站发射的信号经卫星转发后，可以由多个台站同时接收。
另外，利用伪码扩频技术的优点，几个台站可用同一个频率同时向同一卫星发射各自的时间信号。
由于不同台站采用不同的伪码，各台站之间的伪码扩频信号互不干扰，因此，各个地面站都能接收到卫星转发器转发的所有台站发射的时间信号。
中国科学院国家授时中心提出了用不同模式的多台站时间比对技术同步观测卫星，从而精确地测定地面站到卫星间的距离的方法[1-4]。
由于同步观测的优点，这种方法既可测定卫星到地面站间距离，用于卫星轨道的确定，又可实现远距离台站间的时间同步，这种观测方法称作转发器式卫星测轨观测方法。
2 观测原理图1表示卫星定轨观测原理。
在图1中，第i 站和第j 站处于同等地位，第i 站主钟时间信号经终端调制后发送给卫星，信号经卫星转发器转发出去，第j 站解调来自第i 站的时间信号，用伪码扩频的相关处理技术确定接收到的时间信号和j 站主钟的时间信号之间 摘要： 提出了转发器式卫星测轨方法。
发射信号和接收信号的不同组合，形成不同模式的转发器式卫星测轨方法，并给出了不同模式下归算转发器式卫星测轨的公式。
自发自收模式下的转发器式卫星测轨方法的观测和计算结果表明,定轨观测残差小于9 cm。
用转发器式卫星测轨方法，不但能给出高精度时间比对结果，而且能给出高精度卫星轨道和卫星预报轨道。
中国科学: 物理学 力学 天文学2010年 第40卷 第8期: 1054 ~ 1062 SCIENTIA SINICA Phys, Mech & Astron 引用格式: 郭睿, 胡小工, 刘利, 等. 转发式测距和直发式伪距的GEO 卫星联合定轨. 中国科学: 物理学 力学 天文学, 2010, 40: 1054 ~ 1062《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS论 文转发式测距和直发式伪距的GEO 卫星联合定轨郭睿①②③④*, 胡小工②*, 刘利①, 黄勇②, 吴晓莉①, 何峰①① 北京环球信息应用开发中心, 北京 100094; ② 中国科学院上海天文台, 上海 200030; ③ 中国科学院研究生院, 北京 100390;④ 上海市空间导航与定位技术重点实验室, 上海200030 * 联系人, E-mail: guorui@, xghu@收稿日期: 2010-03-11; 接受日期: 2010-05-06国家高技术研究发展计划(编号: 2007AA12Z345), 上海空间导航与定位技术重点实验室资助(编号: 06DZ22101)和武汉大学卫星导航与定位教育部重点实验室项目(编号: GRC-2009004)资助摘要 GEO 卫星是区域卫星导航系统空间段的重要组成部分. 仿真模拟表明, 在星座组网运行时通过差分策略可消除卫星钟差, 但对只有GEO 在轨运行的单星模式需要引进其他测轨技术才可能获得高精度的GEO 轨道和钟差信息. 本文提出联合转发式测距和直发式伪距数据的GEO 卫星联合定轨和钟差估计方案, 克服了转发式跟踪站数量和测距数据有限的问题, 实现了对直发式伪距跟踪站星地组合钟差的估计, 并且保持了卫星星历与钟差的自洽性. 利用我国区域跟踪网对GEO 卫星的实测数据进行了联合定轨试验, 开展了详细的误差协方差分析说明了转发式和直发式两种测轨技术的贡献, 结果表明: 转发式测距数据的定轨残差为0.203 m, 直发式伪距的定轨残差为0.408 m. 定轨弧段内激光外符视向精度为0.076 m, 预报2 h 激光外符视向精度为0.404 m, 星地钟差估计精度约为1.38 ns. 对于基于单个转发跟踪站的转发直发联合定轨, 激光外符视向精度为0.280 m, 预报2 h 激光外符视向精度为0.888 m, 星地钟差估计精度约为1.55 ns. 相关指标满足了导航服务的需求.关键词 卫星导航, 精密定轨, 伪距, 设备时延, GEO, SLR PACS: 95.10.Ce, 95.10.Eg, 91.10.Sp1 引言GEO 卫星是区域卫星导航系统的重要组成部分, 其卫星星历和钟差等导航信息的精度直接制约着导航系统的服务性能, 因此高精度的GEO 卫星精密定轨和时间同步意义重大. GEO 卫星的静地特性使得跟踪几何几乎不变, 地面站对卫星的动力学约束较弱, 制约了GEO 卫星定轨精度.目前常用的GEO 卫星测轨技术包括直发式伪距和转发式测距两种手段. 直发式伪距是由监测站接收卫星L 波段下行导航信号测量得到, 其观测值中包含了卫星钟差和接收机钟差信息. 转发式测距是双程测距模式, 其频率为C 波段, 跟踪站测距信号经卫星转发器转发后被地面接收, 因此观测值中不包含卫星钟差和接收机钟差信息.对于基于直发式伪距测量的GEO 卫星定轨, 仿真模拟表明, 在定轨解算中无法对星地组合钟差进行有效估计, 需要星地时间同步和站间时间同步的中国科学: 物理学 力学 天文学 2010年 第40卷 第8期1055支持, 而卫星钟差和测站钟差直接制约着GEO 卫星定轨精度. 虽然误差分析表明在混合星座组网运行时通过差分策略可消除GEO 卫星钟差参数与轨道半长轴的统计相关性, 对只有GEO 在轨运行的单星模式需要引进其他的测轨技术才可能获得高精度的GEO 轨道和钟差信息.中国区域定位系统(CAPS: Chinese Area Position System)[1~7]提出了利用C 波段的转发式GEO 测定轨技术. 在基于转发式测距的GEO 卫星定轨中, 跟踪站之间并不需要纳秒量级的时间同步(只要准确到 1 μs), 同时观测数据中不含有卫星和跟踪站钟差, 因此定轨解算中不需要对钟差参数进行估计. CAPS 系统的空间部分以GEO 卫星为主, 其测轨方式就是基于转发式测距, 定轨结果的内符位置精度为米级, 但跟踪站设备的时延误差和卫星的转发器时延误差, 将直接影响GEO 卫星的定轨精度.文献[3]提出了两种设备时延标定方法, 包括激光并置比对法和联合定轨法, 有效地解决了C 波段设备时延的精确标定问题, 标定精度分别达到0.5和1 ns, 能够达到精密定轨对设备时延精度的要求. 但是由于C 波段转发式测距跟踪站数量有限, 当GEO 卫星位于我国东经150°左右时, 位于我国西北部的跟踪站(如乌鲁木齐、喀什等)将无法对GEO 卫星进行跟踪测量; 当出现1个或若干个C 波段跟踪站发生故障时, GEO 卫星的地面跟踪网将大大受限, 从而直接影响定轨精度. 文献[3]的方法虽然提高了定轨精度, 但由于测站覆盖有限, 还有进一步提高的空间.不同于CAPS 系统采用的C 波段转发式导航, 我国卫星导航系统主要采用L 波段的直发式导航体制, 即导航信号直接由卫星上的原子钟生成。
转发式测距与转发式站间差分的卫星联合定轨
关于转发式测距与转发式站间差分的卫星联合定轨报告
测距与转发式站间差分（DF）的卫星联合定轨是目前最为广
泛应用的定轨方法之一。
该方法提供了一种可靠而实时的卫星定位方案，通常用于航测、气候监测以及航行研究等应用中。
本报告将详细介绍转发式测距与转发式站间差分的卫星联合定轨的具体原理。
转发式测距是一种由发射站发射脉冲信号，并由测距器来接收和测量这些信号的测距技术。
它可以用来测量两个发射站之间的距离，例如在卫星联合定轨中，可以用它来测量地球表面上两个发射站之间的距离。
转发式站间差分（DF）则是一种通过在一对发射站之间进行
差动测量来测量卫星高度的技术。
它可以用来测量卫星离开发射站的距离，从而推算出卫星位置。
卫星联合定轨是通过利用转发式测距技术和转发式站间差分（DF）结合在一起，以求解待测平面的位置及其相对于标准
空间的位置的定轨技术。
它是通过对三组转发式发射站的定轨数据进行联合解决而得出的结果。
它主要通过以下几步来实现：
首先，通过转发式测距技术，获取各发射站相对于另一发射站的距离。
然后，利用转发式站间差分（DF）测量，获取各发射站和待
测卫星之间的距离。
最后，对以上取得的距离数据进行联合解决，以获取待测平面的位置及其相对于标准空间的位置。
以上就是关于转发式测距与转发式站间差分的卫星联合定轨的报告。
由此可见，转发式测距与转发式站间差分的卫星联合定轨是一种可靠而实时的卫星定位方案，可用于多种应用场景，对于精确定位有着重要意义。
转发器式卫星测轨方法
李志刚;杨旭海;李伟超;冯初刚;乔荣川
【期刊名称】《时间频率学报》
【年(卷),期】2006(029)002
【摘要】提出了转发器式卫星测轨方法.发射信号和接收信号的不同组合,形成不同模式的转发器式卫星测轨方法,并给出了不同模式下归算转发器式卫星测轨的公式.自发自收模式下的转发器式卫星测轨方法的观测和计算结果表明,定轨观测残差小于9 cm.用转发器式卫星测轨方法,不但能给出高精度时间比对结果,而且能给出高精度卫星轨道和卫星预报轨道.
【总页数】9页(P81-89)
【作者】李志刚;杨旭海;李伟超;冯初刚;乔荣川
【作者单位】中国科学院国家授时中心,陕西西安,710600;中国科学院国家授时中心,陕西西安,710600;中国科学院国家授时中心,陕西西安,710600;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院国家授时中心,陕西西安,710600
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.基于速度增量修正的卫星入轨段外测数据定轨新方法 [J], 茅永兴;马静远;钟德安;倪晓秋;向颉
2.卫星入轨段多源测轨数据融合定轨的加权方法 [J], 茅永兴;倪晓秋;钟德安;向颉
3.弹载GPS转发器测轨系统原理及方法 [J], 王树人;马宏光
4.自发自收转发器式卫星测定轨方法介绍 [J], 肖秀丽;刘海洋
5.基于自发自收模式的卫星转发器测轨技术浅析 [J], 李川
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