利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析
Abstract
自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务, 是指在地面运行控制系统不可用的情形下, 利用星间测距维持导航系统星历的自主更新. 本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据, 进行集中式自主定轨试验. 首先给出了星间双向测距数据的处理流程和数学模型, 并分析了星间双向测距数据的测量特性. 结果表明星间双向测距数据是一种高精度的距离测量. 将星间双向测距数据用于定轨处理, 残差标准差小于10 cm, 均值好于1.0 cm, 解算的设备零值稳定度好于0.2 ns. 分别利用重叠弧段比较、用户等效距离误差评估和激光残差等方式评估了自主定轨的精度. 结果表明, 在一个地面锚固站支持下, 自主定轨得到的卫星轨道径向重叠弧段互差优于6 cm, 预报24 h径向重叠弧段互差优于10 cm. 24 h预报轨道用户等效距离误差为0.43 m, 优于L波段预报轨道的0.76 m, 激光残差优于10 cm. 星间链路对地观测为自主定轨提供空间基准, 避免星座的整体旋转. 本文讨论对地测量时长对自主定轨的影响. 结果表明即使星间链路对地观测的截止高度角为60°, 自主定轨结果和24 h预报轨道径向误差优于10 cm, 三维位置优于1.5 m.
