张 蓬，杨克元，王延光，蒙艳松

(中国空间技术研究院西安分院，西安 710000)

0 引言

全球导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)设计之初主要针对地面用户和低空用户提供服务。由于GNSS在卫星导航与定轨领域显示出了明显的优势：极大的减轻了地面测控压力，提升了自主性、实时性与导航定轨精度，针对高轨卫星应用的特种GNSS接收机研究逐渐成为了热点。2016年，国际GNSS组织工作组B(ICG WG-B)在ICG工作会上达成了GNSS提供空间服务(Space Volume Service,SSV)的共识,明确规定了在GEO轨道的系统指标[1]。美国哥达德航天中心研制的高轨GNSS接收机Navigator，于2015年在MMS(Magnetospheric Multiscale)任务中成功服役，其上搭载的GEONS导航滤波器在Phase 1阶段中12倍地球半径的远地点可达到12米的导航精度[2]。美国的地球同步轨道(GEO)气象卫星GOCE-R上搭载了另一款高轨接收机Viceroy，其在仿真条件下在GEO轨道的导航精度达到了18米[3]。国内对高轨GNSS接收机的研究起步较晚，文献[4]、[5]分别针对GEO轨道和60000公里以下的地月转移轨道进行了基于GNSS的自主导航算法设计，达到了优于50米和100米的位置精度。

在高轨场景下基于GNSS的自主导航，由GNSS广播星历引入的用户测距误差(User Range Error，URE)会引起比低轨场景更加严重的位置精度损失。广播星历引入的GNSS卫星轨道误差和时钟误差不是随机分布的白噪声序列，在同一广播星历龄期内一般发生缓慢连续的变化。经典的扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter，EKF)只有在观测噪声满足白噪声的假设条件时才能达到最优估计6]。因此，基于EKF的导航滤波器难以削弱广播星历引入的误差，该误差会直接由几何分布因子放大后反映在最终的定位结果中，造成数十米的位置误差。……