由星載GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行CHAMP衛(wèi)星定軌和地球重力場(chǎng)模型解算.pdf

1、本文的工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要有:1.回顧了重力測(cè)量和衛(wèi)星重力探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,闡述了描述低軌衛(wèi)星狀態(tài)的直角坐標(biāo)、Kepler根數(shù)、Hill根數(shù)和Equinoctial根數(shù)之間的相互關(guān)系,認(rèn)為Hill根數(shù)和Equinoctial根數(shù)能夠避免由衛(wèi)星軌道奇異帶來的計(jì)算問題,分析了低軌衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng),給出了攝動(dòng)模型.2.根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)微分方程和衛(wèi)星跟蹤觀測(cè)量,探討了衛(wèi)星定軌問題,分析了衛(wèi)星軌道積分的分析法和數(shù)值法,推導(dǎo)了多步Cowell Ⅱ軌道數(shù)值

2、積分公式.3.探討了星載GPS相位數(shù)據(jù)鐘差改正的多項(xiàng)式擬合法,提出利用寬巷/窄巷法和連續(xù)求差法進(jìn)行模糊度解算以及周跳探測(cè)和修復(fù),分析了衛(wèi)星姿態(tài)確定方法、GPS觀測(cè)量的跟蹤點(diǎn)改正模型、GPS天線相位中心改正和偏移改正模型;對(duì)CHAMP星載GPS數(shù)據(jù)和IGS跟蹤站實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,認(rèn)為鐘差可達(dá)ms級(jí)、星載GPS相位觀測(cè)數(shù)據(jù)比IGS跟蹤站的GPS數(shù)據(jù)周跳明顯增多以及模糊度解算難度增大、GPS相位中心改正和偏移改正可達(dá)cm級(jí)(甚至更大).

3、4.利用IGS跟蹤站的GPS數(shù)據(jù)和星載GPS數(shù)據(jù),給出了星載GPS相位觀測(cè)量、星間相位單差觀測(cè)量、星地相位雙差觀測(cè)量、星地相位三差觀測(cè)量,用于衛(wèi)星精密定軌和地球重力場(chǎng)模型解算.5.分析了低軌衛(wèi)星定軌和地球重力場(chǎng)模型解算的參數(shù)估計(jì)問題,推導(dǎo)了分塊Bayes最小二乘參數(shù)估計(jì)公式,給出了觀測(cè)方程、變分方程和GPS觀測(cè)量的導(dǎo)數(shù).6.根據(jù)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)原理,由星載GPS數(shù)據(jù)和IGS跟蹤站的GPS數(shù)據(jù)構(gòu)造星地相位雙差觀測(cè)量,對(duì)CHAMP衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)際定軌

4、.與德國(guó)GFZ的PSO相比,本文定軌徑向精度為0.2857m;經(jīng)過重疊軌道比較和分析,本文重疊軌道徑向精度為0.0958m;進(jìn)行了軌道端點(diǎn)比較,端點(diǎn)軌道徑向精度達(dá)到0.0666m.7.根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理,利用1個(gè)月的CHAMP幾何定軌結(jié)果,采用兩步法,解算了一個(gè)完全到70階次的地球重力場(chǎng)模型GGM01S.與EGM96(完全到70階次)相比,GGM01S的大地水準(zhǔn)面起伏精度不超過0.2186m,重力異常精度不超過1.2735mgal.與EIG

5、EN1S(完全到70階次)相比,GGM01S的大地水準(zhǔn)面起伏的精度不超過0.9804m,重力異常精度不超過8.0429mgal.8.利用1年的CHAMP衛(wèi)星幾何定軌結(jié)果,由動(dòng)力學(xué)方法,解算了低階地球引力位系數(shù)時(shí)間序列,給出了J<,2>、J<,3>和地心運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變化規(guī)律.J<,2>的變率為J<,2>=-0.783×10<'-11>/month,J<,3>的年變率為J<,3>=-0.5×10<'-12>/month,J<,2>為負(fù)說明地球