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我国在轨卫星(中低轨卫星)

时间:2023-05-04 05:42:04 阅读:100771 作者:3393

在卫星导航定位系统中,用户想要获得自己准确的位置信息,这在很大程度上取决于卫星轨道和时钟误差数据的准确性。由于用户的定位以卫星为参考点,卫星位置和时钟误差的准确确定是用户准确定位的前提。

目前,卫星位置和时钟误差(指卫星时间和系统时间的时钟误差)的确定依赖于分布在世界各地的地面监测站的接收机接收卫星信号,并将数据收集到数据中心(主站)。经过主站统一计算后,计算出卫星的轨道位置和时钟误差,通过注入站注入卫星,再通过卫星广播星历,将卫星的轨道位置和时钟误差信息传输给用户。通过接收卫星信号,用户可以计算卫星位置和时钟误差,并测量伪距、载波相位和多普勒信息,然后通过最小二乘法或卡尔曼滤波器计算用户位置信息。

以上是用户确定自己位置的过程。这里我要讲的是卫星定轨问题,即依靠全球分布的地面监测网络和地面数据中心计算卫星位置。可见,目前GNSS卫星定轨依赖于地面站,如果地面站出现故障,将影响卫星定轨的精度。在极端条件下,地面站完全失灵,卫星将不再被注入星历信息(包括卫星位置和时钟误差信息),因此卫星只能依靠最新注入的星历信息、轨道预测和时钟误差预测算法来预测自身的轨道位置和时钟误差信息。短期预测精度还可以,长期预测精度在下降。卫星轨道位置精度和时钟误差降低,直接影响用户位置计算精度,使用户位置计算精度降低。

看来依靠地面站绕卫星运行是有风险的。因此,有人提出了卫星自主定轨:利用星间测距信息,卫星通过星间通信和星载计算能力,自行计算自身的轨道位置和时钟误差信息。这个想法很好,摆脱了对地面站的依赖,但理论上,对于位于地球上空2万公里的卫星,由于该位置卫星的受力情况,卫星无法完全自主确定轨道,会出现星座整体旋转和时间基准漂移的问题。退而求其次,如果卫星本身不能完全绕轨道运行,就找外包公司。于是有人提出了锚站的概念:锚站是已知位置的地面接收机或(虚拟)发射机。当锚站位置已知且时间与系统同步时,可以为卫星提供时空参考。

锚站的时空参考信息给卫星后,卫星可以借助卫星计算机,通过星间测距和数据交换,计算出卫星的轨道位置和时钟误差信息。随着地面监测网的建立和遍布全球,卫星可以全弧观测,几何形态好,观测精度高。所以,在和平安宁的年代,卫星定轨还是要靠地面站定轨;地球站和卫星也可以结合起来进行轨道确定。在地面站失去工作能力的极端情况下,利用锚站和卫星进行自主定轨。在锚定站也失去工作能力的更极端情况下,卫星只能完全自主地进行定轨,只能利用最新的星历信息和星间测距信息进行定轨,但定轨精度随时间而下降。

也有可能实现卫星的完全自主定轨,只是卫星不能在20000k的地面以上

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