题目：基于地面站的地球同步轨道卫星星座导航方法研究

   本文以地球静止轨道卫星（GEO）和倾斜轨道同步卫星（IGSO）所构成的地球同步轨道卫星(Geosynchronous Orbit, GSO)星座为研究对象，该类卫星在通讯、定位、授时、监测等军、民用领域中具有重要地位和作用。鉴于高精度和高可靠性卫星轨道和姿态参数是保障星座实现整体功能和性能的重要前提，本文从提高GSO星座导航的精度、容错性和自主性的角度出发，对基于地面站的星座导航和卫星定姿方法展开研究。主要研究内容如下：

   第一部分，基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）实现了基于地面站测量的单星定轨，分析了地面站分布、观测量类型及精度等重要因素对定轨性能的影响。为提高星间相对定位精度，引入星间链路测量，对比研究了集中式与两种全分散式的联合星座定轨方法的性能，集中式方法的精度最优，基于二重泰勒展开的分散式方法次之。

   第二部分，为了降低系统对地面站测量的依赖性，研究了基于星载GNSS的定轨方法，研究结果显示高轨处的GNSS卫星可见性差，难以独立用于实现连续高精度定轨。在此基础上，研究了基于地面站/GNSS的组合定轨方法。仿真结果表明加入精度匹配的GNSS测量，不仅可以提高定轨精度，而且可以降低地面站测量的更新频率。

   第三部分，研究了基于地面站/星间链路/GNSS的星座联合定轨方法。在建立基于精度因子的测量信息有效性判决策略基础上，实现了集中式星座定轨。同时，采用绝对定轨+相对定位级联式结构实现了分散式星座定轨。仿真结果表明，级联式方法定轨精度略有降低，但可提高容错性，且并行实现可提高计算效率。

   第四部分，采用基于联邦滤波结构的预测插值滤波算法实现了基于陀螺/星敏/地球敏感器/太阳敏感器的组合定姿。通过在线估计和补偿由未知陀螺漂移引起的模型误差，在降低状态维数的同时保证了姿态估计精度。对采用有/无反馈的联邦滤波与集中滤波的定姿性能进行了对比分析，验证了所提算法在保证定姿精度和改善容错性方面的作用。