【摘 要】
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中国自2010年至2015年已成功发射了十六颗北斗导航卫星.北斗卫星射入轨道作为卫星与运载火箭分离后卫星空间飞行的第一轨道,其轨道确定结果是运载火箭发射任务成功的标志,也是卫星后续变轨机动的前提要素.由于以往基于雷达测距和测角短弧段数据的轨道确定精度受制于设备测角精度不够高的现状,因而,本文采用发射段箭载GNSS数据,将动量守恒定律应用于卡尔曼滤波轨道确定算法中,确定北斗卫星与火箭分离瞬间的速度增
【机 构】
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西安交通大学系统工程研究所,陕西西安,中国,710049;宇航动力学国家重点实验室,陕西西安,中国,710043;西安卫星测控中心,陕西西安,中国,710043
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中国自2010年至2015年已成功发射了十六颗北斗导航卫星.北斗卫星射入轨道作为卫星与运载火箭分离后卫星空间飞行的第一轨道,其轨道确定结果是运载火箭发射任务成功的标志,也是卫星后续变轨机动的前提要素.由于以往基于雷达测距和测角短弧段数据的轨道确定精度受制于设备测角精度不够高的现状,因而,本文采用发射段箭载GNSS数据,将动量守恒定律应用于卡尔曼滤波轨道确定算法中,确定北斗卫星与火箭分离瞬间的速度增量,进而确定北斗卫星分离入轨点初始轨道.并且,基于北斗卫星轨道确定的任务事后分析,给出卫星分离瞬间轨道半场轴突然跳变物理现象的轨道动力学分析及轨道能量方程推演结果.为使北斗卫星初始轨道确定采用短弧段箭载GNSS观测数据以取得较高位置精度,本文所用方法以所有16颗北斗卫星发射段实测GNSS数据进行测试及验证.参照北斗卫星分离速度增量矢量大小地面测试额定值,本文所用方法的北斗卫星分离入轨点速度增量矢量幅值平均误差优于5×10-2m/s;参照卫星精密轨道确定结果,本所用方法的北斗卫星入轨轨道确定结果位置误差优于8×102m.这些结果表明分离入轨点动量守恒轨道确定方法计算的北斗卫星初始轨道具备较高的定轨精度,进一步证明了动量守恒轨道确定改进方法对于北斗卫星初始轨道确定的适应有效性.
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