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基于星载GPS 数据的Jason-3 卫星简化动力学和运动学法精密定轨

2021-08-07郭恒洋郭金运杨洲铭齐林虎赵春梅

全球定位系统 2021年3期

郭恒洋,郭金运,杨洲铭,齐林虎,赵春梅

(1.山东科技大学 测绘与空间信息学院,山东 青岛 266590;2.中国测绘科学研究院 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站,北京 100036)

0 引 言

Jason-3 卫星是由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、欧洲气象卫星开发组织(EUMETSAT)、法国空间研究中心(CNES)等组织合作开发的测高卫星,于2016 年1 月17 日发射.作为OSTM/Jason-2 卫星的继任卫星,Jason-3 卫星需要继续承担TOPEX/Poseidon、Jason-1 和OSTM/Jason-2 卫星的任务,为全球气候预测和海洋地形研究提供高精度的监测数据.对于测高卫星,高精度的卫星轨道可以保障卫星测高数据的高精度处理,因此对于Jason-3 卫星的精密定轨至关重要,其轨道径向精度要求达到厘米级[1].

随着星载GPS 接收机的发展和应用,星载GPS技术日益成熟,并且星载GPS 观测数据多,数据精度高,因此星载GPS 定轨技术逐渐成为低轨卫星精密轨道确定的重要手段[2].目前,星载GPS 定轨技术已成功应用于TOPEX/Poseidon、Jason-1、OSTM/Jason-2和HY-2A 等多颗测高卫星以及CHAMP、GRACE 和SWARM 等多颗重力卫星.根据是否使用动力学信息,LEO 卫星定轨方法可以分为运动学(Kinematic)法、动力学(Dynamic)法和简化动力学(Reduced-dynamic)法.

动力学法定轨的原理是通过精确解算带有各种力学模型的动力学方程,根据最小二乘法得到顾及各个历元观测值的轨道参数,积分得到卫星位置.该方法能以较少的GPS 观测数据得到可靠的卫星轨道,但是涉及到的力学模型较多,动力学方程复杂.目前关于动力学定轨的研究较少,郭金运[3]等利用星载GPS 双差数据对CHAMP 卫星进行动力学定轨,定轨精度达到亚分米级;……

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