GRACE衛(wèi)星星載GPS非差觀測值簡化動(dòng)力學(xué)定軌方法的研究

1、 GRACE 衛(wèi)星星載 GPS 非差觀測值簡化動(dòng)力學(xué)定軌方法的研究 入的是 GRACE 雙頻載波相位觀測量、上步生成的改進(jìn)軌道、GPS 精密行歷、30 秒一點(diǎn)的 GPS 衛(wèi)星 鐘差、極移文件，由于處理的是非差觀測值，引入了 GPS 星歷誤差和 GPS 衛(wèi)星鐘的誤差，所以在數(shù) 據(jù)處理模塊中，當(dāng)探測到周跳發(fā)生時(shí)，都不做修復(fù)，而是通過設(shè)置待解模糊度來消除周跳影響。 5精密星歷生成模塊 此模塊利用上步平滑過的載波相位測量數(shù)據(jù)，30 秒一點(diǎn)的 GRACE 衛(wèi)星雙頻偽距觀測值、GPS 精密行歷、極移文件和 30 秒一點(diǎn)的 GPS 衛(wèi)星鐘差，(2步生成的 GRACE 衛(wèi)星幾何星歷，以及(3步 生成的標(biāo)準(zhǔn)軌道

2、和光壓偏導(dǎo)數(shù)文件，估計(jì)的參數(shù)包括 6 個(gè)密切軌道根數(shù)、9 光壓系數(shù)、每 3 分鐘一組 的 RTN 方向的偽隨機(jī)脈沖參數(shù)和每 30 秒一點(diǎn)的 GRACE 衛(wèi)星精密星歷。 步驟(5完成后，利用生成的精密星歷重復(fù)實(shí)施步驟(3(5，對 GRACE 衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)軌道進(jìn)行改 進(jìn)，和載波相位數(shù)據(jù)進(jìn)行再平滑。一般重復(fù)兩遍，即可得到 GRACE 衛(wèi)星較高精度的軌道。 4.2 算例分析 為了驗(yàn)證簡化動(dòng)力學(xué)定軌精度，本文采用 GRACE-B(Gravity Recovery and Climate Experiment衛(wèi) 星 2004.4.1517 日三天的星載 GPS 觀測數(shù)據(jù)(ftp:/data.gfz-pots

3、dam.de/進(jìn)行定軌研究，定軌弧長為 3 分鐘，每次采用一天的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。為了比較定軌精度，本文將定軌結(jié)果與 JPL 精密星歷進(jìn)行了 對比分析， 并利用當(dāng)天的激光測距數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢核。 與 JPL 精密星歷對比結(jié)果如下表 1 和圖 1、 2、 3。 從表中可以看出，與 JPL 精密星歷比較殘差在 4.06.0cm 之間，平均為 5.1cm。 表 1 與 JPL 精密星歷比較結(jié)果(cm 最大值 X 方向差值 4.15 Y 方向差值 Z 方向差值 X 方向差值 4.16 Y 方向差值 Z 方向差值 X 方向差值 4.17 Y 方向差值 Z 方向差值 25.4 22.8 13.1 27.6 28.

4、1 22.7 15.6 17.8 18.6 最小值 -13.4 -13.4 -23.1 -17.9 -25.2 -26.5 -17.5 -26.7 -25.1 平均值 3.4 3.8 3.1 4.3 4.6 4.1 4.0 4.1 3.8 標(biāo)準(zhǔn)差 4.4 4.7 4.0 5.4 6.0 5.6 5.2 5.5 5.1 6 CSNC2010 第一屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會 北京 圖 1 4.15 日定軌結(jié)果與 JPL 精密星歷比較圖 圖 2 4.16 日定軌結(jié)果與 JPL 精密星歷比較圖 圖 3 4.17 日定軌結(jié)果與 JPL 精密星歷比較圖 由于這 3 天 GRACE-B 衛(wèi)星都有激光測距數(shù)據(jù)，

5、可以用獨(dú)立的激光測距數(shù)據(jù)檢核定軌精度， 檢核 結(jié)果見下表 2。從表中可以看出，激光數(shù)據(jù)殘差 RMS 在 3.55.8cm 之間，平均為 4.5cm。 7 7 GRACE 衛(wèi)星星載 GPS 非差觀測值簡化動(dòng)力學(xué)定軌方法的研究 表2 日 期 激光測距 總 點(diǎn) 數(shù) 17 18 7 激光測距數(shù)據(jù)檢核結(jié)果(cm 使用點(diǎn)數(shù) 17 16 7 激光測距平均值(cm 3.2 4.6 2.2 激光測距殘差(cm 4.3 5.8 3.5 4.15 4.16 4.17 5 結(jié)論 基 于 CODE 中心 提供的 GPS 精密星 歷和 間隔 30 秒的 GPS 衛(wèi) 星鐘差 最終 產(chǎn)品 (FINAL PRODUCTS， 采

6、用非差簡化動(dòng)力學(xué)方法對 LEO 衛(wèi)星進(jìn)行精密軌道確定， 并利用 GRACE-B 衛(wèi)星三天 觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行定軌試驗(yàn)。定軌結(jié)果與 JPL 精密星歷比較殘差平均為 5.1cm，利用激光測距數(shù)據(jù)檢核平 均殘差為 4.5cm。能夠滿足利用軌道信息反演高精度重力場模型的要求。 參 考 文 獻(xiàn) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Reigber Ch, Luehr H, Schwintzer P. CHAMP mission status. Adv Space Res. 2002,30(2:129-134 RAMON V. GARCIA. Local Geiod Determination fro

7、m GRACE Mission R, Ohio: The Ohio State University, 2002,460. European Space Agency. Gravity field and steady-state ocean circulation missions. Reports for mission selection. The four candidate earth explorer core mission,SP-1233(1,1999. European Space Agency, Noordwijk D.Svehla and M.Rothacher. Kin

8、ematic and Reduced-Dynamic Orbit Determination of Low Earth OrbitsJ.Advances in Geosciences.2002:1-9. Rolf Dach, Urs Hugentobler, Pierre Fridez, Michael Meindl. Bernese GPS Software Version 5.0, 2007:118-119 寧津生.跟蹤世界發(fā)展動(dòng)態(tài)、致力地球重力場研究J.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)信息科學(xué)版,2001,26(6:471-474 肖云，夏哲仁，王興濤.用 GRACE 星間速度恢復(fù)地球重力場J.測繪學(xué)報(bào)，2007，36(1:19-25 王正濤.衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星測量確定地球重力場的理論與方法D.武漢大學(xué)博士論文,2005:66. 韓保民.基于星載 GPS 的低軌衛(wèi)星幾何法定軌理論研究D.武漢：中國科學(xué)院測量