北斗卫星光压模型改进研究

NASA著名科学家、华东师范大学教授董大南

北斗卫星光压模型改进研究

NASA著名科学家、华东师范大学教授董大南

目前北斗卫星的定位服务精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。要进一步改进北斗卫星的轨道精度，发展以北斗系统为依托的精密定位服务和应用，改进现有的北斗卫星轨道的扰动模型，尤其是光压模型是很重要的一环。

太阳光压对卫星轨道的影响

数值模拟表明，光压对GPS卫星轨道的半长轴有周期为半日的扰动，全振幅达16米，造成轨道偏心率持续增加，量级为 1.5 × 10-6/天，由此造成卫星轨道近日点和远日点之间距离的变动约为40km。轨道近地点的漂移量为 20 × 10-3度/天，轨道倾角呈现周期为半个恒星日全振幅为 12 × 10-6度的变化，升交点的变化也是周期为半日、全振幅为 16 × 10-6度。

对改进北斗光压模型的设想

考虑采用物理模型和经验模型相结合的方案，同时吸取各个GPS光压模型的优点，构造北斗光压模型。

了解北斗卫星的姿态，尤其是太阳能电池板的动力学状态。

表1 扰动源对GPS轨道扰动量的比较

了解目前的北斗卫星光压模型模拟的程度和精度，确立改进的方向。

北斗卫星弧段标准的选取

了解现有GPS光压模型移植到北斗卫星的匹配程度。

北斗卫星在非地影情况下的轨道光压建模

建模的形式以三角函数（或级数）为好，建模过程亦需大量的实测数据，引入综合的总体模型进行试算/迭代。

卫星在进入地影后的运动模拟

属于卫星姿态问题，是目前国际上尚未很好解决的问题之一。我们将以‘卫星-地球-太阳’的几何关系为参量建立新的经验模型。

光压参数与卫星轨道等其它参数的定量的相关性研究

由于光压模型参数与卫星轨道参数和其它参数（时钟和大气延迟参数）高度相关，要进行高度相关参数的定量研究。

光压模型的应用

可分为两个方面：对精度要求不是很高的用户，只需要根据大量实际资料拟合出一套参数值，用户直接用这套固定的参数值作北斗卫星轨道光压摄动改正；对于高精度定轨，需要对卫星轨道参数和光压模型参数同时拟合求解来精化轨道。