科技成果

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成果名称: 多种观测模式的转发式测定轨方法

成果登记号: 9612013Y0121

第一完成单位: 中国科学院国家授时中心

联 系 人: 张雪芳

成果类型: 应用技术

技术领域: 地球空间与海洋

成果简介:

1、课题来源与背景  2003年,由于国家科技部和中国科学院共同支持的国家重点项目"中国区域定位系统(CAPS)"的工程建设需要高精度的卫星轨道,决定采用发明的“转发器式卫星测定轨方法”。2005年6月,以三部委组成的专家组对“转发器式测定轨系统”进行鉴定:转发器式测定轨系统对同步卫星的定轨精度可达到2米水平,测距精度达到厘米量级,卫星导航地面站站间的时间同步达到亚纳秒级。这个精度远由于当时任何测定轨技术精度。  随着科技进步与国家发展战略的需要,进一步提高卫星的测定轨精度势在必行。在CAPS测定轨的基础上,对测轨方法进行深入研究,并得到国家科技部资助:973项目(2007CB815503),和中国科学院的支持:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KJCX2-YW-T12),利用国家授时中心已有的测定轨系统,进一步完善转发式测定轨方法,开展“一发多收”测轨模式、“组对观测”等测轨方法研究,进一步提高卫星测定轨精度。2、技术原理及性能指标  一发多收观测模式不同于对观测模式,也不同于通常直发式模式(如GPS信号发播模式),只精确指导信号在地面的发射时刻,我们研究一种归算时刻的方法,把发射台站发射信号时刻归算到卫星发射信号时刻的方法。用自发自收模式得到的轨道计算自发自收模式和信号一发多收模式下的观测残差,二种观测模式结果符得相当好,这是完全不同的观测量,说明归算方法是可信的。  一发多收模式下的卫星测定轨观测方法优点是:a、仅单点发射测距喜好,导航卫星可以设计成点波束上行,抗干扰性能号;b、接收点的数量原则上不受任何限制,具有直发信号的优点。3、技术的创造性与先进性  完整的一发多收模式下的卫星测定轨技术理论与方法,包括星站间距离及时标的归算方法,Sagnac效应改正、地球公转对测距的影响等;并研制了一发多收模式下的卫星测定轨软件,预研了被动接收情况下的卫星测定轨方法,得出了相应的结论;研发了地面站时延相对测量的便携式移动站设备,解决了测轨站时延相对测量和校准问题。4、技术的成熟程度,适用范围和安全性  测轨地面站的设备时延相对测量精度由于0.1ns,达到了课题任务书要求1ns水平;使用一发多收的测轨工作模式,实现对同步卫星的定轨精度优于0.6m,由于课题要求的1米水平;一发多收模式下的转发式卫星测定轨技术是我国自主创新的技术,具有自主知识产权。该技术可以应用于点波束上星抗干扰模式下的卫星精密测定轨,对国家安全有重要意义。一发多收模式下GEO卫星的定轨精度达到国际领先水平,理论成果表明,该技术可以实现高精度测轨。5、应用情况及存在的问题  首先,在民用方面可以对通讯卫星进行卫星测定轨服务,通过卫星精密定轨,发展我国的同步通讯卫星共轨技术,从而增加我国同步通讯卫星的数量,提高通讯容量。  其次,由于本成果所需设备量小,成本低,可以广泛推广应用,可以为我国的航天器轨控提供强有力的支持。