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题目:基于全弧段测量数据的低轨卫星定轨预报问题研究

关键词:低轨卫星;全弧段;精密定轨;最小二乘法;Adams-Cowell法

  摘要


目前,随着中低轨道卫星在应用领域研究不断深入,人们对卫星的定轨和预报的精度要求越来越高。本文以GRACE卫星为研究对象,根据其全弧段的轨道数据进行分析,考虑地球非球形引力、第三天体引力、大气阻力、光压等摄动因素建立动力学模型,利用最小二乘法和Adams-Cowell法进行定轨和预报,最后对定轨和预报结果进行误差分析,得到的定轨精度在米级,短期预报精度满足轨道要求。主要内容包括:

研究卫星定轨和预报的基础理论。明确和研究对象相关的时间系统和坐标系统,以及JPL星历的使用办法。并根据卫星轨道高度,适当取舍,建立卫星摄动力学模型。

研究定轨的估值方法。考虑到计算简便和精度,本文采用最小二乘法进行轨道估值。在使用时,估值过程未带有先验知识,并且利用迭代方法重复求解过程,每次迭代都采用最新估值作为线性化基准值。最后设置收敛准则为卫星位置矢量的最新估值方差小于指定判据。

研究轨道预报的积分方法,最终选定Adams-Cowell法进行数值积分。利用所得的预报结果和已有数据对比,进行精度评定,接着分析误差产生原因,最后分析提高精度的着手点。