面向不連續(xù)星載GNSS觀測的低軌衛(wèi)星軌道預(yù)報及完好性監(jiān)測
近日,中國科學(xué)院國家授時中心低軌衛(wèi)星實時定軌定時研究小組王侃研究員團隊,與澳大利亞科廷大學(xué)Ahmed El-Mowafy教授團隊聯(lián)合提出一種面向不連續(xù)星載GNSS觀測的低軌衛(wèi)星軌道預(yù)報及完好性監(jiān)測的新方法。
低軌衛(wèi)星因其軌道高度低、速度快、信號強度強等優(yōu)勢,可以增強傳統(tǒng)的GNSS服務(wù)能力,提高定位定時性能。未來,地面的低軌增強高精度導(dǎo)航定位授時應(yīng)用依賴高精度的低軌衛(wèi)星實時軌道產(chǎn)品,而所有實時軌道產(chǎn)品均為預(yù)報產(chǎn)品,預(yù)報精度及可靠性直接受近實時定軌結(jié)果影響。但在實際工程環(huán)境下,低軌衛(wèi)星星載GNSS觀測常因數(shù)據(jù)下卸策略、接收機數(shù)據(jù)接收情況及其它任務(wù)擠占等原因出現(xiàn)大幅間斷,因此,嚴重影響低軌衛(wèi)星近實時定軌精度,進而影響預(yù)報軌道質(zhì)量,從而影響播發(fā)給用戶的實時軌道精度及完好性。
針對低軌衛(wèi)星星載GNSS觀測數(shù)據(jù)環(huán)境不理想,觀測大幅間斷的的實際情況,國家授時中心聯(lián)合澳大利亞大學(xué)科廷大學(xué),開展了國際合作與研究。研究團隊針對不同間斷時長及間斷后尾部數(shù)據(jù)長度,對各類不同低軌衛(wèi)星定軌策略進行優(yōu)選、組合及調(diào)整,通過改善大幅數(shù)據(jù)間斷情況下的低軌衛(wèi)星近實時定軌策略,有效提升該情況下的低軌衛(wèi)星軌道中短期預(yù)報精度,同時,針對不同間斷情況對預(yù)報軌道的完好性進行了探索與研究。
該研究使用約位于1300千米的Sentinel-6A衛(wèi)星為例,展示了星載GNSS觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅間斷情況下,不同動力學(xué)模型定軌模式下的近實時定軌精度的不同。同時,通過對非間斷期的優(yōu)選定軌策略(RP)及間斷期的優(yōu)選定軌策略(CP)進行組合,調(diào)整了數(shù)據(jù)間斷情況下的近實時定軌策略,并進而對不同間斷長度、不同間斷后尾部數(shù)據(jù)長度的情況進行了中短期預(yù)報軌道精度及完好性的詳細分析。

圖1.在低軌衛(wèi)星星載GNSS觀測出現(xiàn)大幅間斷的情況下,不同定軌策略的近實時切向軌道精度(上),及策略調(diào)整后的近實時切向軌道精度(下)。
該方法有助于在低軌衛(wèi)星星載GNSS觀測出現(xiàn)較大間斷的情況下,優(yōu)化低軌衛(wèi)星定軌策略,提升低軌衛(wèi)星軌道預(yù)報精度及完好性,使未來的低軌導(dǎo)航授時用戶在星載數(shù)據(jù)不完美的工程環(huán)境下也能有精密可信的低軌實時軌道產(chǎn)品可用,保障低軌增強北斗/GNSS定位授時的精密性與可靠性。
該研究受中國科學(xué)院國際伙伴計劃(021GJHZ2023010FN)資助。
該研究以題為:The Effect of Observation Discontinuities on LEO Real-Time Orbital Prediction Accuracy and Integrity發(fā)表在國際期刊NAVIGATION(Journal of the Institute of Navigation)。
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