利用CODE新光压模型的精密定轨研究
2021-04-09慕仁海常春涛党亚民成英燕许长辉
慕仁海 常春涛 党亚民 成英燕 许长辉
1 中国测绘科学研究院,北京市莲花池西路28号,100039
就导航卫星而言,太阳光压是除二体中心引力、地球非球形引力及日月引力外最大的摄动力项,量级可达10-7m/s2[1-2]。因此,在导航卫星精密定轨中,建立太阳光压模型一直是一个重要的研究内容。欧洲定轨中心(Center of Orbit Determination in Europe,CODE)发布的ECOM光压模型属于经验型光压模型,是基于ROCK模型改进而来的。该模型使用较为广泛,可适用于BERNESE、GAMIT、PANDA等多款定轨软件。随着模型的不断修改,目前已发展出ECOM-2、ECOM-5、ECOM-7、ECOM-9等多种模型形式[3-5]。
美国麻省理工大学于2020-03更新的GAMIT软件采用了13个参数的ECOM新光压模型——ECOMC。由于该模型尚未被国内外学者研究,因此分析其定轨精度具有很高的科研意义。本文通过GAMIT10.71软件中的精密定轨模块,采用IGU超快速精密星历,以目前常用的ECOM-9光压模型作为参考,分析ECOMC光压模型对GPS卫星在R、A、C方向的定轨精度。同时,使用5种初始轨道精度不同的星历产品比较初始轨道对定轨精度的影响。GPS卫星类型见表1。
1 ECOM-9光压模型
一般使用DYB坐标系统描述太阳光压摄动力,其中D轴为卫星指向太阳的方向,Y轴为沿着卫星上太阳帆板的方向,并始终垂直于地球、卫星和太阳所确定的平面,B轴与D轴、Y轴构成右手坐标系。ECOM-9光压模型的实质是将太阳光压摄动力分解到D、Y、B方向上,并在各个方向进行傅里叶级数展开。ECOM-9光压模型的具体计算公式如下:
eY+B(u)·eB]
(1)
其中,
D(u)=D0[λSRP(1)+SRP(4)cos(u)+
SRP(7)sin(u)]
Y(u)=D0[SRP(2)+SRP(5)cos(u)+
SRP(8)sin(u)]
B(u)=D0[SRP(3)+SRP(6)cos(u)+
SRP(9)sin(u)]
(2)
式中,as为加速度;u为卫星在轨道面上距升交点的角度;λ为地影因子;au为天文长度,为1.495 978 707×1011m;rs与r分别为地心惯性坐标系下太阳和卫星的位置;……
