陆正亮, 张　翔, 刘　洋, 廖文和

(南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094)



基于SGP4模型与多普勒频移的改进定轨方法

陆正亮, 张翔, 刘洋, 廖文和

(南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094)

摘要：立方体卫星广泛使用两行根数(two-line element, TLE)结合SGP4模型作为定轨的唯一或是备份手段。针对SGP4模型长期预报误差积累的问题,分析了模型的误差来源及分布情况,提出两种利用地面观测站测量多普勒频移提高定轨精度的方法。一种方法直接修正大气阻力项系数,结果表明能大幅减小速度方向上的预报误差,将预报10天的位置精度提高到4 km以内。另一种方法将已知的两行根数更新为卫星过境时刻的两行根数,然后修正纬度幅角,修正后短期预报误差能基本消除但长期精度不如前一种方法。通过对在轨立方体卫星的实际测量也验证了上述的结论。

关键词：立方体卫星; 两行根数; SGP4模型; 多普勒频移

0引言

从1999年立方体卫星的概念被提出以来,世界范围内的高校、研究所以及商业航天机构都在深入挖掘立方体卫星的应用潜能,共同推动了立方体卫星研制技术的跨越式发展。立方体卫星的测定轨手段除了使用GPS接收机或应答机以外,还大范围使用SGP4轨道递推模型进行定轨。目前在轨的立方体卫星大多依赖北美防空司令部(North American Aerospace Defense Command,NORAD)发布的两行根数结合SGP4模型进行定轨[1-5]。但是NORAD发布两行根数的周期是不确定的,容易导致定轨误差随时间大量累积。为此国内外学者研究了多种生成两行根数的算法[6-9],但其大多以GPS精密星历为测量数据,并不适用于立方体卫星的轨道确定。……