基于星间链路数据的导航星座多星联合自主定轨精度分析.pdf

CSNC2010第一届中国卫星导航学术年会北京

基于星间链路数据的导航星座多星联合自主定轨精度分析
陈建荣1，2王家松1，2

（1.宇航动力学国家重点实验室，陕西西安，710043）

（2.中国西安卫星测控中心，陕西中国，710043）
摘要：本文以Walker24/3/3导航星座为例，通过仿真导航卫星间的测距数据，研究了在无地面系统支持的情况下，利
用星间距离测量和轨道先验信息进行导航星座多星联合自主定轨的方法，分析了导航星座的定轨精度。计算结果表明：5
天数据自主定轨，卫星轨道URE精度优于1m，预报5天的轨道误差URE均小于1.1m。所以在星上自主导航期间，采
用5天数据定轨的结果作为下一次定轨的初值，可以提高长期无机动情况下自主定轨的精度，避免了自主定轨中仅依靠
星间相对测量造成的秩亏问题和有效轨道先验信息的丢失。
关键词：卫星导航、自主定轨、星间测距
AnalysisontheAccuracyofNavigationconstellationMulti-satellite
jointautonomousorbitdeterminationbasedoninter-satellitelink
data
ChenJianrong1，2WangJiasong1，2
(1StateKeyLabofAstronauticDynamics,Shannxi,Xi’an，710043)
(2Xi’anSatelliteControlCentre,Shannxi,Xi’an，710043)
Abstract:Basedontheinter-satelliterangingdataobtainedduringthesimulationofnavigationsatellites,thispapertakesa
navigationconstellationnamedWalker24/3/3asanexample,researchesthemulti-satellitejointautonomousorbitdetermination
methodofanavigationconstellationusinginter-satellitedistancemeasurementandorbitprioriinformationwithoutthesupportof
groundsystem,andanalyzestheaccuracyoforbitdeterminationofthenavigationconstellation.Thecalculationresultshowsthat
theaccuracyofsatelliteorbitUREislessthan1meterandthepredictedorbiterrorUREof5daysislessthan1.1meterifthe
measurementdataof5daysareusedintheautonomousorbitdetermination.Duringtheon-boardautonomousnavigation,the
orbitdeterminationresultobtainedbyusingthemeasurementdataof5dayscanbeusedastheinitialvaluesofthenextorbit
determinationcalculation,whichcanimprovetheaccuracyofautonomousorbitdeterminationwithoutmaneuverandavoidthe
Deficient-Rankproblemcausedbyonlyusinginter-satelliterelativemeasurementinautonomousorbitdeterminationandtheloss
ofeffectiveorbitprioriinformation.
Keywords:satellitenavigation,autonomousorbitdetermination,inter-satelliteranging

1.引言

卫星导航系统在国防建设及国民经济中的作用日益重要，其安全性尤其在战时的生存能力也日益受
到关注。发展导航卫星自主导航技术能够极大的增强其生存能力，这也是我国二代导航系统二期建设中
需要攻关的重点项目。
导航星座自主定轨是指导航星座卫星在无地面系统支持的情况下，利用星间测距数据和非精确的导
航卫星运动方程，由星载处理器来完成导航卫星星历自主估值的过程。导航星座自主定轨是自主更新导
航电文、维持卫星星座基本构形，满足高精度导航定位和应用需求的基础。