[发明专利]一种北斗二代GEO卫星精密定轨系统偏差改进方法

说明书

技术领域

本发明属于全球导航系统领域，涉及一种关于北斗二代GEO卫星精密定轨的技术。

背景技术

GEO卫星（地球静止轨道卫星）作为北斗二代卫星导航系统的重要组成部分，对中国区域，以及其他亚太地区的定位、授时、导航具有重要的意义。将GEO卫星纳入卫星导航系统，将显著提高定位服务中可观测卫星数个数，改善观测的几何条件，提升定位服务性能。提升GEO精密定轨精度的技术，对北斗二代卫星导航系统的建设和服务具有重大的意义。

现有的GPS（全球定位系统）导航卫星所采用的动力学定轨方法，适用于MEO（中地球轨道卫星）的精密定轨。由于MEO相对于地面测站的显著运动，其观测几何条件较好，在数据处理中参数易于分离，定轨精度较高，而GEO卫星由于其静地特性，参数较难分离。GPS MEO卫星采用动偏偏航姿态控制，其太阳能帆板保持垂直于太阳光入射方向，易于建立太阳光压参数模型，而北斗二代GEO卫星采用零偏姿态控制，其太阳能帆板与太阳光的入射方向随时间变化，使得现阶段的光压模型不适应GEO的实际受力情况。

由上述分析，目前广泛采用的MEO定轨方法并不适用于高精度的GEO卫星定轨。然而北斗卫星导航用户的定位精度很大程度上依赖于GEO精密定轨的精度，因此随着卫星导航技术的推广，构建更为合适的GEO精密定轨技术和方法，是提高其轨道精度的重要手段。

发明内容

本发明提出了一种新的高精度的适用于北斗二代GEO卫星精密定轨的技术方法。

本发明的技术方案包括一种北斗二代GEO卫星精密定轨系统偏差改进方法，包括进行北斗GEO卫星的模糊度固定，建立北斗GEO卫星定轨中所采用的光压模型，并针对北斗GEO卫星钟差建立钟差模型，

所述光压模型如下，

D(u)＝D₀

R(u)＝R₀

Y(u)＝Y₀

B(u)＝B₀+B_ccosu+B_ssinu

其中，D(u)、R(u)、Y(u)、B(u)分别为阳光直射方向、阳光反射方向、卫星Y轴方向和B方向的力；D₀、R₀、Y₀分别为阳光直射方向、阳光反射方向、卫星Y轴方向的常数项；u为卫星相对于轨道面子夜的纬度，B₀、B_c、B_s为B方向上的常数值和周期项；

所述钟差模型采用线性模型如下，

dt＝a₀+a₁t

其中，dt为钟差，t为时长，a₀为初始的钟偏项，a₁为钟速项；在北斗GEO定轨中，采用改钟差模型对单历元解算的卫星钟差施加约束。

而且，所述进行北斗GEO卫星的模糊度固定，包括执行以下步骤，

步骤1，选择有一定共视时间的无电离层组合双差模糊度，每个无电离层组合双差模糊度有相应的宽巷双差模糊度和窄巷双差模糊度，可记为宽窄巷双差模糊度；根据模糊度固定的可能性，将测站网中的无电离层组合双差模糊度分基线和整网两个层次，根据模糊度固定概率函数公式从基线层次中选择相应宽巷双差模糊度和窄巷双差模糊度均固定的宽窄巷双差模糊度，然后基于整网层次从中选择独立的宽窄巷双差模糊度；

步骤2，通过步骤1所得独立的宽窄巷双差模糊度计算整周模糊度，得到固定的准确的无电离层组合双差模糊度；

步骤3，将步骤2所得固定的准确的无电离层组合双差模糊度通过添加虚拟观测方程的方式引入法方程，用一个固定的准确的无电离层组合双差模糊度对4个无电离层组合非差模糊度进行整数约束，然后返回步骤1直到没有新的模糊度能够固定为止；所述虚拟观测方程公式如下，

v_b＝Dx-b_c^-d   P_b

其中，D为模糊度投影矩阵，b_c^-d为固定的无电离层组合双差模糊度，v_b为残差，x为对应的无电离层组合非差模糊度，P_b是虚拟观测值的权。

而且，所述模糊度固定概率函数公式如下