GRACE卫星星载GPS非差观测值简化动力学定轨方法的研究

1、 GRACE 卫星星载 GPS 非差观测值简化动力学定轨方法的研究 入的是 GRACE 双频载波相位观测量、上步生成的改进轨道、GPS 精密行历、30 秒一点的 GPS 卫星 钟差、极移文件，由于处理的是非差观测值，引入了 GPS 星历误差和 GPS 卫星钟的误差，所以在数 据处理模块中，当探测到周跳发生时，都不做修复，而是通过设置待解模糊度来消除周跳影响。 5精密星历生成模块 此模块利用上步平滑过的载波相位测量数据，30 秒一点的 GRACE 卫星双频伪距观测值、GPS 精密行历、极移文件和 30 秒一点的 GPS 卫星钟差，(2步生成的 GRACE 卫星几何星历，以及(3步 生成的标准轨道

2、和光压偏导数文件，估计的参数包括 6 个密切轨道根数、9 光压系数、每 3 分钟一组 的 RTN 方向的伪随机脉冲参数和每 30 秒一点的 GRACE 卫星精密星历。 步骤(5完成后，利用生成的精密星历重复实施步骤(3(5，对 GRACE 卫星的标准轨道进行改 进，和载波相位数据进行再平滑。一般重复两遍，即可得到 GRACE 卫星较高精度的轨道。 4.2 算例分析 为了验证简化动力学定轨精度，本文采用 GRACE-B(Gravity Recovery and Climate Experiment卫 星 2004.4.1517 日三天的星载 GPS 观测数据(ftp:/data.gfz-pots

3、dam.de/进行定轨研究，定轨弧长为 3 分钟，每次采用一天的数据进行计算。为了比较定轨精度，本文将定轨结果与 JPL 精密星历进行了 对比分析， 并利用当天的激光测距数据进行了检核。 与 JPL 精密星历对比结果如下表 1 和图 1、 2、 3。 从表中可以看出，与 JPL 精密星历比较残差在 4.06.0cm 之间，平均为 5.1cm。 表 1 与 JPL 精密星历比较结果(cm 最大值 X 方向差值 4.15 Y 方向差值 Z 方向差值 X 方向差值 4.16 Y 方向差值 Z 方向差值 X 方向差值 4.17 Y 方向差值 Z 方向差值 25.4 22.8 13.1 27.6 28.

4、1 22.7 15.6 17.8 18.6 最小值 -13.4 -13.4 -23.1 -17.9 -25.2 -26.5 -17.5 -26.7 -25.1 平均值 3.4 3.8 3.1 4.3 4.6 4.1 4.0 4.1 3.8 标准差 4.4 4.7 4.0 5.4 6.0 5.6 5.2 5.5 5.1 6 CSNC2010 第一届中国卫星导航学术年会 北京 图 1 4.15 日定轨结果与 JPL 精密星历比较图 图 2 4.16 日定轨结果与 JPL 精密星历比较图 图 3 4.17 日定轨结果与 JPL 精密星历比较图 由于这 3 天 GRACE-B 卫星都有激光测距数据，

5、可以用独立的激光测距数据检核定轨精度， 检核 结果见下表 2。从表中可以看出，激光数据残差 RMS 在 3.55.8cm 之间，平均为 4.5cm。 7 7 GRACE 卫星星载 GPS 非差观测值简化动力学定轨方法的研究 表2 日 期 激光测距 总 点 数 17 18 7 激光测距数据检核结果(cm 使用点数 17 16 7 激光测距平均值(cm 3.2 4.6 2.2 激光测距残差(cm 4.3 5.8 3.5 4.15 4.16 4.17 5 结论 基 于 CODE 中心 提供的 GPS 精密星 历和 间隔 30 秒的 GPS 卫 星钟差 最终 产品 (FINAL PRODUCTS， 采

6、用非差简化动力学方法对 LEO 卫星进行精密轨道确定， 并利用 GRACE-B 卫星三天 观测数据进行定轨试验。定轨结果与 JPL 精密星历比较残差平均为 5.1cm，利用激光测距数据检核平 均残差为 4.5cm。能够满足利用轨道信息反演高精度重力场模型的要求。 参 考 文 献 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Reigber Ch, Luehr H, Schwintzer P. CHAMP mission status. Adv Space Res. 2002,30(2:129-134 RAMON V. GARCIA. Local Geiod Determination fro

7、m GRACE Mission R, Ohio: The Ohio State University, 2002,460. European Space Agency. Gravity field and steady-state ocean circulation missions. Reports for mission selection. The four candidate earth explorer core mission,SP-1233(1,1999. European Space Agency, Noordwijk D.Svehla and M.Rothacher. Kin

8、ematic and Reduced-Dynamic Orbit Determination of Low Earth OrbitsJ.Advances in Geosciences.2002:1-9. Rolf Dach, Urs Hugentobler, Pierre Fridez, Michael Meindl. Bernese GPS Software Version 5.0, 2007:118-119 宁津生.跟踪世界发展动态、致力地球重力场研究J.武汉大学学报信息科学版,2001,26(6:471-474 肖云，夏哲仁，王兴涛.用 GRACE 星间速度恢复地球重力场J.测绘学报，2007，36(1:19-25 王正涛.卫星跟踪卫星测量确定地球重力场的理论与方法D.武汉大学博士论文,2005:66. 韩保民.基于星载 GPS 的低轨卫星几何法定轨理论研究D.武汉：中国科学院测量