低轨卫星定轨综述.doc

低轨卫星定轨综述摘要:本文首先介绍了卫星轨道的分类标准,随后简述了星载GPS低轨卫星定位系统的体系结构以及星载GPS定轨研究进展。最后重点分析了星载GPS低轨卫星的几种定轨方法关键词:低轨卫星定轨GPS接收机几何法运动法约化动力法卫星运行轨道的分类标准人造卫星的运行轨道按形状分类可以分为椭圆轨道和圆轨道:椭圆轨道:偏心率不等于0的卫星轨道,卫星在轨道上做非匀速运动,适合高纬度地区通信。圆轨道:具有相对恒定的运动速度,可以提供较均匀的覆盖特性,适合均匀覆盖的卫星系统按倾角(卫星轨道平面与赤道平面的夹角,称为卫星轨道平面的倾角)赤道轨道。i=0°,轨道面与赤道面重合;静止通信卫星就位于此轨道平面内。极地轨道。i=90°,轨道面穿过地球南北极。倾斜轨道。轨道面倾斜于赤道。根据卫星运动方向和地球自转方向的差别分为 顺行倾斜轨道,0°<i<90°逆行倾斜轨道,90°<i<180°图1按高度分类根据卫星运行轨道距离地面的高度h,可分为低轨道(LEO):500<h<2000km中轨道(MEO):8000km<h<20000km静止/同步轨道(GEO):h=35786km。高轨道(HEO):h>20000km,椭圆轨道,远地点可达40000km地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。但其中有一种十分特殊的轨道,叫地球静止轨道。这种轨道的倾角为零,在地球赤道上空35786千米。地面上的人看来,在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。一般通信卫星,广播卫星,气象卫星选用这种轨道比较有利。地球同步轨道有无数条,而地球静止轨道只有一条。太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的,方向与地球公转方向相同,旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360度/年)的轨道,它距地球的高度不超过6000千米。在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道。极地轨道是倾角为90度的轨道,在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空,可以俯视整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。星载GPS定轨研究进展最早进行星载GPS低轨卫星定轨研究的是LockheedMissiles和SpaceDivision组织[1]。而真正将GPS用于卫星定轨的是美国于1982年发射的地球资源卫星LANDSAT-4[2]。在T/P卫星之前,如LANDSAT-4、LANDSAT-5及远紫外探测器(ExtremeUltravioletExplorer)所搭载的星载GPS接收机都是单频接收机,受电离层的影响较大,而且这些卫星的高度都在500到700km,受重力场模型误差的影响也比较大,因此,这些卫星的定轨精度都比较低[3]。高精度的星载GPS定轨能力在后来的T/P卫星得以证明[4],T/ES(CentreNationald'EtudesSpatiales)联合发射的海洋测高卫星,其轨道高度为1336km,不仅搭载了双频星载GPS接收机,而且还装载了激光反射器及DORIS系统。其预期径向精度为13cm,而采用星载GPS得到的径向定轨精度优于3cm,其精度已相当于或优于采用SLR+DORIS的定轨精度。受到T/P卫星星载GPS定轨精度的鼓舞,在此之后的几十个低轨卫星/航天器,如美国1993年发射的RADCAL卫星,英国1993年发射的UTOS