[发明专利]一种卫星轨道机动状态实时监测方法

说明书

本发明提供了一种卫星轨道机动状态实时监测方法，基于非机动的全部卫星数据，采用相位观测值历元差分测速模型求解每个测站的速度和接收机钟差历元变化量，联合三个或三个以上测站的机动卫星的观测数据以及求解的各测站接收机钟差历元变化量，建立卫星机动状态监测模型，通过非机动卫星相位观测值历元差分测速模型求解测站速度和接收机钟差历元变化量，通过多个测站上机动卫星数据融合求解得到机动卫星的三维位置偏差变化，即是机动卫星的机动状态实时监测。

技术领域

本发明属于卫星监测技术领域，具体是涉及一种卫星轨道机动状态实时监测方法。

背景技术

在日月等星体的引力作用，卫星的轨道会发生变化。因此，为了保证卫星在设计的轨道上运行，经常需要通过轨道机动方式进行轨道调整。尤其是地球静止轨道卫星，轨道机动更为频繁。轨道机动时，卫星上的外加动力使其运行轨道发生改变，逐渐调整到设计的预定轨道上，因此机动期间卫星运动状态的实时动态监测对于轨道机动的正确性、成功性以及机动卫星的精密定轨具有重要价值。当前，轨道机动的监测主要通过地面测控中心基于伪距遥测信号跟踪实现，该方法存在精度低，成本高，工作方式复杂等诸多不足。

如何实时监测轨道机动的状态，提高轨道机动的正确性、成功性；同时保障监测精度高、成本低、工作方式简单便于实施，对于卫星导航系统的运行运维以及提升精密导航定位授时服务具有重要价值。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种卫星轨道机动状态实时监测方法。

本发明的技术方案是：一种卫星轨道机动状态实时监测方法，主要包括以下步骤：

S1：数据获取

获得观测站上卫星双频相位观测值以及数据处理需要的辅助产品；

S2：数据预处理

基于广播星历，对S1获得的相位观测值进行预处理，根据广播星历提供的卫星健康状态信息，对轨道机动的卫星进行标记，并进行数据的周跳探测，给出周跳探测结果；

S3：误差修正

对预处理后干净的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正；

S4：测速模型建立

首先对非机动的卫星的原始双频相位观测值分别进行无电离层组合，形成无电离层组合观测值，同时基于卫星广播星历和测站初始位置，建立历元间差分的观测方程，如式(1)：

根据卫星位置和各个监测站位置计算卫星的高度角，并根据卫星高度角和观测噪声确定其对应的随机模型，如式(2)：

其中，Φ_IF为无电离层组合的相位观测值，角标s代表卫星，角标r代表测站，e为卫星和接收机天线间的单位矢量，Δ代表历元间差分，t代表观测时间，c代表光速，δT_r为接收机钟差，为其它非模型化误差，θ为卫星高度角，ε为观测噪声；

S5：测站速度和钟差变化参数解算

根据S4的式(1)和式(2)进行最小二乘参数估计，求解各个测站的三维速度值Δξ_r(t，t+1)和接收机钟差的历元变化量ΔδT_r(t，t+1)；

S6：轨道机动监测模型建立

选取三个或三个以上测站轨道机动的卫星数据，建立如式(3)的轨道机动监测观测模型，

S7：轨道机动状态解算