[发明专利]基于低轨卫星星载GNSS技术的SLR台站三维坐标几何解算方法

说明书

本发明公开了一种基于低轨卫星星载GNSS技术的SLR台站三维坐标几何解算方法。所述几何解算方法利用低轨卫星上搭载的GNSS接收机进行连续的跟踪观测，采用非差法对低轨卫星进行精密运动学定轨；接着利用低轨卫星上搭载的卫星激光测距角反射棱镜得到的SLR激光测距值，对SLR观测资料进行系统误差改正，将其换算成高精度的SLR台站与低轨卫星质心之间的距离，结合多历元单颗/多颗低轨卫星的精密几何轨道，根据距离交会定位原理，由最小二乘方法解算出地面SLR观测台站的三维几何坐标。本发明利用低轨卫星的星载GNSS数据和SLR跟踪观测资料，采用几何方法，实现地面SLR观测台站的高精度几何坐标解算；相比经典的动力学解算，避免了复杂的动力学模型。

技术领域

本发明涉及一种基于低轨卫星星载GNSS技术的SLR台站三维坐标几何解算方法。

背景技术

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging，简称SLR)是利用测量激光脉冲在地面与卫星之间的往返传播时间来进行对卫星跟踪观测的一种双程测距方法，这是它与其它空间观测技术，诸如甚长基线干涉测量(VLBI)、全球导航卫星系统(GNSS)、卫星多普勒定轨定位系统(DORIS)等的主要差别。GNSS是在一个全球或区域范围内，提供精确定位、导航和时间服务的一项非常重要的空间技术。GNSS主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和其他几个新出现的全球/区域导航卫星系统，如欧洲的伽利略和中国的北斗系统。

当前以VLBI、SLR、GNSS和DORIS为主的空间大地测量技术有了很快的发展，这些不同的空间大地测量技术建立了各自的地球参考框架，将不同的空间大地测量技术获得的数据和结果集成与融合问题是一个具有挑战性的课题。目前国际上公认的精度最高、被广泛采用的国际地球参考框架ITRF是由上述四种空间大地测量技术所提供的全球范围内一系列测站站坐标和站速度综合的结果予以实现和维持的。

由于不同的空间大地测量技术建立的参考框架之间本身含有差异，这些差异是影响ITRF精度的主要因素，目前国际地球自转和参考系服务(IERS)组织通过多种空间大地测量技术的并置观测技术来实现不同技术框架的统一，对于并置站的偏心向量的测量是IERS长期测量任务。在并置站中，由于VLBI和SLR技术采用的大口径望远镜导致无法通过外部的测量标志直接测定其测量中心，进而采用台站的旋转几何中心作为参考点，再利用经典的大地控制网测量即可测量出GNSS与SLR台站之间的归心向量，进而求得在GNSS技术下的SLR台站坐标。目前对SLR台站坐标解算是通过动力学方法对地球动力学卫星进行精密定轨，从而完成对SLR台站坐标的动力学解算，然而，此种解算方式需要建立复杂的动力学模型。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于低轨卫星星载GNSS技术的SLR台站三维坐标几何解算方法，以克服SLR台站坐标解算时需要建立复杂力学模型的不足。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

基于低轨卫星星载GNSS技术的SLR台站三维坐标几何解算方法，包括如下步骤：

s1.利用低轨卫星上搭载的GNSS接收机进行跟踪观测，在GNSS卫星多于三颗的条件下以非差法进行运动学精密定轨；

利用几何方式，使用星载GNSS观测量，由最小二乘方法估计每个历元的低轨卫星三维坐标；解算出的低轨卫星几何轨道信息作为SLR台站解算的起算数据；

s2.利用低轨卫星上装载的激光后向反射棱镜，得到地面SLR台站对低轨卫星的激光测距值；对SLR台站及SLR观测资料进行各项系统误差改正，将实际观测数据归算为SLR台站与低轨卫星质心之间的距离，将改正后的激光测距值作为SLR台站解算的几何观测值；

s3.利用解算出的多历元低轨卫星几何轨道信息和低轨卫星的激光测距值，建立观测方程，由最小二乘方法求解出地面SLR台站三维几何坐标，具体计算过程如下：

SLR台站对低轨卫星的观测方程为：