[发明专利]卫星轨道的误差精化方法

说明书

本发明提供一种卫星轨道的误差精化方法，包括：分别获取基于单向和双向时间同步的星地钟差，进行钟差比对，获取精密定轨的原始轨道径向误差序列；基于得到的原始轨道径向误差序列，采用二阶多项式进行轨道误差拟合，得到轨道径向误差的改正序列；利用轨道径向误差改正序列，基于卫星轨道周期进行轨道误差预报，得到轨道误差预报序列，并将轨道误差预报序列从轨道坐标系转换至地固坐标系，完成精密定轨的轨道误差修正。本发明的卫星轨道的误差精化方法通过两种钟差比对的方法，在不考虑动力学因素和不拓展监测站范围的条件下，有效实现了卫星轨道误差的监视、拟合、预报和修正，提供了一种实用的北斗卫星轨道性能改进方法。

技术领域

本发明涉及导航卫星轨道确定领域，特别涉及一种卫星轨道的误差精化方法。

背景技术

自1964年美国第一代三维定位卫星系统——子午仪系统投入运行以来，卫星导航系统已经历了半个世纪的发展历程，包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo和我国北斗系统在内的多个导航系统已经提供服务或正处于研制建设中，多种卫星导航系统的出现旨在致力于提供全球覆盖、全天候、高精度的导航定位定时服务。

空间信号精度(Signal-in-Space Range Error，SISRE)是反映导航系统服务性能的重要指标。导航卫星播发的广播信息是提供用户PNT(Positioning Navigation andTiming)服务的基本产品，其中卫星钟差和广播星历是主要的两类参数，分别反映系统星地时间同步和卫星定轨的精度，在很大程度上决定了系统的空间信号精度。

对于卫星钟差的计算，可以通过布设专用的时间同步监测站，采用无线电双向时间比对的方式获得高精度钟差数据。对于卫星轨道的计算，受国际地缘政治因素的影响，北斗系统目前只能采用区域监测站进行卫星跟踪测量，无法实现卫星运行弧段的全部覆盖，同时，北斗系统采用区别于GPS的混合导航星座，其中的GEO和IGSO两种卫星为高轨卫星。在上述区域跟踪网和高轨卫星条件下，卫星定轨计算的观测几何强度有限，这为北斗卫星轨道精度提升带来了巨大困难，也在很大程度上制约了北斗系统服务性能。

对于北斗卫星轨道的精度的改进，一方面可以增加全球布站范围，增强定轨观测几何，另一方面可以通过长期数据分析，精化卫星动力学模型。在现阶段国际形势复杂多变的情况下，境外布站的范围和进程无法完全保证，卫星动力学摄动模型的研究需要大量的历史数据，其模型精化是一个长期的过程。因此，在短期内无法有效精化卫星摄动模型和改进布站区域的前提下，如何通过其他手段实现对卫星轨道误差的分析、预报和修正，是北斗系统亟待解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单双向钟差比对的卫星轨道的误差精化方法，以在不考虑卫星复杂动力学摄动的条件下，通过数据分析实现误差精化。

为实现上述目的，本发明提供一种卫星轨道的误差精化方法，包括：

S1：分别获取基于单向时间同步和双向时间同步的星地钟差，并进行钟差比对，获取精密定轨的原始轨道径向误差序列；

S2：基于所述步骤S1得到的原始轨道径向误差序列，采用二阶多项式进行轨道误差拟合，得到轨道径向误差改正序列；

S3：利用所述步骤S2中的轨道径向误差改正序列，基于卫星轨道周期进行轨道误差预报，得到轨道误差预报序列，并将轨道误差预报序列从轨道坐标系转换至地固坐标系，完成精密定轨的轨道误差修正。

优选地，所述步骤S1包括：

S11：选择进行钟差比对的时段；

S12：采用精密定轨法解算得到基于单向时间同步的星地钟差；

S13：采用无线电双向法获取基于双向时间同步的星地钟差；