北斗衛星光壓模型改進研究

NASA著名科學家、華東師范大學教授董大南

北斗衛星光壓模型改進研究

NASA著名科學家、華東師范大學教授董大南

目前北斗衛星的定位服務精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度為0.2米/秒。要進一步改進北斗衛星的軌道精度，發展以北斗系統為依托的精密定位服務和應用，改進現有的北斗衛星軌道的擾動模型，尤其是光壓模型是很重要的一環。

太陽光壓對衛星軌道的影響

數值模擬表明，光壓對GPS衛星軌道的半長軸有周期為半日的擾動，全振幅達16米，造成軌道偏心率持續增加，量級為 1.5 × 10-6/天，由此造成衛星軌道近日點和遠日點之間距離的變動約為40km。軌道近地點的漂移量為 20 × 10-3度/天，軌道傾角呈現周期為半個恒星日全振幅為 12 × 10-6度的變化，升交點的變化也是周期為半日、全振幅為 16 × 10-6度。

對改進北斗光壓模型的設想

考慮采用物理模型和經驗模型相結合的方案，同時吸取各個GPS光壓模型的優點，構造北斗光壓模型。

了解北斗衛星的姿態，尤其是太陽能電池板的動力學狀態。

表1 擾動源對GPS軌道擾動量的比較

了解目前的北斗衛星光壓模型模擬的程度和精度，確立改進的方向。

北斗衛星弧段標準的選取

了解現有GPS光壓模型移植到北斗衛星的匹配程度。

北斗衛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（或級數）為好，建模過程亦需大量的實測數據，引入綜合的總體模型進行試算/迭代。

衛星在進入地影后的運動模擬

屬于衛星姿態問題，是目前國際上尚未很好解決的問題之一。我們將以‘衛星-地球-太陽’的幾何關系為參量建立新的經驗模型。

光壓參數與衛星軌道等其它參數的定量的相關性研究

由于光壓模型參數與衛星軌道參數和其它參數（時鐘和大氣延遲參數）高度相關，要進行高度相關參數的定量研究。

光壓模型的應用

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