北斗衛(wèi)星光壓模型改進(jìn)研究

NASA著名科學(xué)家、華東師范大學(xué)教授董大南

北斗衛(wèi)星光壓模型改進(jìn)研究

NASA著名科學(xué)家、華東師范大學(xué)教授董大南

目前北斗衛(wèi)星的定位服務(wù)精度為10米，授時(shí)精度為50納秒，測速精度為0.2米/秒。要進(jìn)一步改進(jìn)北斗衛(wèi)星的軌道精度，發(fā)展以北斗系統(tǒng)為依托的精密定位服務(wù)和應(yīng)用，改進(jìn)現(xiàn)有的北斗衛(wèi)星軌道的擾動(dòng)模型，尤其是光壓模型是很重要的一環(huán)。

太陽光壓對衛(wèi)星軌道的影響

數(shù)值模擬表明，光壓對GPS衛(wèi)星軌道的半長軸有周期為半日的擾動(dòng)，全振幅達(dá)16米，造成軌道偏心率持續(xù)增加，量級為 1.5 × 10-6/天，由此造成衛(wèi)星軌道近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間距離的變動(dòng)約為40km。軌道近地點(diǎn)的漂移量為 20 × 10-3度/天，軌道傾角呈現(xiàn)周期為半個(gè)恒星日全振幅為 12 × 10-6度的變化，升交點(diǎn)的變化也是周期為半日、全振幅為 16 × 10-6度。

對改進(jìn)北斗光壓模型的設(shè)想

考慮采用物理模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嘟Y(jié)合的方案，同時(shí)吸取各個(gè)GPS光壓模型的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造北斗光壓模型。

了解北斗衛(wèi)星的姿態(tài)，尤其是太陽能電池板的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。

表1 擾動(dòng)源對GPS軌道擾動(dòng)量的比較

了解目前的北斗衛(wèi)星光壓模型模擬的程度和精度，確立改進(jìn)的方向。

北斗衛(wèi)星弧段標(biāo)準(zhǔn)的選取

了解現(xiàn)有GPS光壓模型移植到北斗衛(wèi)星的匹配程度。

北斗衛(wèi)星在非地影情況下的軌道光壓建模

建模的形式以三角函數(shù)（或級數(shù)）為好，建模過程亦需大量的實(shí)測數(shù)據(jù)，引入綜合的總體模型進(jìn)行試算/迭代。

衛(wèi)星在進(jìn)入地影后的運(yùn)動(dòng)模擬

屬于衛(wèi)星姿態(tài)問題，是目前國際上尚未很好解決的問題之一。我們將以‘衛(wèi)星-地球-太陽’的幾何關(guān)系為參量建立新的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

光壓參數(shù)與衛(wèi)星軌道等其它參數(shù)的定量的相關(guān)性研究

由于光壓模型參數(shù)與衛(wèi)星軌道參數(shù)和其它參數(shù)（時(shí)鐘和大氣延遲參數(shù)）高度相關(guān)，要進(jìn)行高度相關(guān)參數(shù)的定量研究。

光壓模型的應(yīng)用

可分為兩個(gè)方面：對精度要求不是很高的用戶，只需要根據(jù)大量實(shí)際資料擬合出一套參數(shù)值，用戶直接用這套固定的參數(shù)值作北斗衛(wèi)星軌道光壓攝動(dòng)改正；對于高精度定軌，需要對衛(wèi)星軌道參數(shù)和光壓模型參數(shù)同時(shí)擬合求解來精化軌道。