北斗卫星导航系统精密轨道确定方法研究

刘伟平

信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南 郑州 450001



北斗卫星导航系统精密轨道确定方法研究

刘伟平

信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南 郑州 450001

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统。作为后起建设的卫星导航系统，北斗卫星精密定轨方法的研究尚处于起步阶段，理论方法还不完善，定轨精度也还有较大的提升空间。有鉴于此，论文围绕精密轨道确定核心问题展开研究，从单系统精密定轨、多系统融合精密定轨、精密定轨后处理、LEO辅助北斗卫星精密定轨以及实时轨道确定等方面对北斗卫星精密定轨方法进行了系统研究，论文的主要贡献总结如下：

(1) 提出了联合使用双差相位及相位平滑伪距实现北斗卫星精密轨道确定的方法，与仅使用相位数据的经典双差动力法相比，该方法可改善GEO卫星切向轨道分量与双差模糊度的强相关性，从而提高北斗卫星精密定轨精度。

(2) 对常用的多系统融合定轨方法进行改进，提出了一种基于模糊度固定的北斗卫星多系统融合非差精密定轨方法。实测算例分析表明：利用改进之后的方法，北斗卫星三维定轨精度平均提高了21.8%。

(3) 按照轨道分网合成和轨道多时段合成，首次系统地研究了北斗卫星精密定轨后处理方法，重点推导了伪随机脉冲参数的多时段合成原理，分析表明：单天边界附加伪随机脉冲对北斗卫星多时段合成轨道的精度有明显改进作用。

(4) 提出了一种针对伪随机脉冲的参数快速估计方法，该方法利用伪随机脉冲特性，借助参数预消除与回代的思想，有效地规避了大维数法矩阵的求逆运算，有助于提高LEO辅助北斗卫星精密定轨的算法效率。实测算例分析表明：该方法参数估计结果与常规最小二乘方法相同，但在计算效率上具有明显优势。

(5) 提出并实现了LEO辅助北斗卫星精密定轨的方法，证明了该方法中固定LEO轨道与同时估计LEO轨道在原理上的一致性。数据分析表明：该方法可克服北斗系统布站不均的缺陷，并可改善北斗GEO、MEO和IGSO 3类卫星的精密定轨精度，特别是对GEO卫星定轨精度具有明显的改进作用。

(6) 提出了一种基于抗差自适应滤波的GEO卫星实时轨道确定方法，该方法有效地克服了几何法精度不高、动力法遇到机动结果发散的缺点，并能够较好地抵御观测粗差的影响，即使在机动期间，亦能获得一定精度水平的GEO卫星实时轨道。

Author： LIU Weiping(1986—)，male, received his PhD degree from Information Engineering University on July 2014, majors in precise satellite orbit determination.

E-mail： lwpchxy@sina.com

Research on Precise Orbit Determination of BeiDou Navigation Satellite System

LIU Weiping

School of Navigation and Aerospace Engineering, Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China

刘伟平.北斗卫星导航系统精密轨道确定方法研究[J].测绘学报，2016,45(9)：1133.

10.11947/j.AGCS.2016.20150622.

LIU Weiping.Research on Precise Orbit Determination of BeiDou Navigation Satellite System[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(9):1133. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20150622.

P228

D

1001-1595(2016)09-1133-01

中国第二代卫星导航系统重大专项(GFZX0301040308); 信息工程大学博士研究生学位论文创新基金(S201307)

2015-12-09

刘伟平(1986—)，男，讲师，2014年6月毕业于信息工程大学，获测绘科学与技术专业博士学位(指导教师：郝金明教授)，研究方向为卫星精密定轨。