CN107167827A - 一种适应站址变化的测轨数据修正方法 - Google Patents
一种适应站址变化的测轨数据修正方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种适应站址变化的测轨数据修正方法，依据不同站址坐标与卫星之间的几何关系为一个新的虚拟站址提供配套观测数据。本发明针对新的站址，通过测轨数据修正，使得修正后的数据作为新站址坐标下的测轨数据，其总误差与原始测量数据测量误差相当，从而实现在新的站址坐标条件下提供满足测量精度需求的配套测轨数据。
Description
技术领域
本发明属于航天测量与控制领域，涉及一种测轨数据修正方法。
背景技术
多年来我国的航天测控网普遍采用上下行统一S波段载波对航天器进行跟踪测量，其测量精度不断提高。随着航天测控系统职能任务的不断拓展，有时需要在现有的某台测控设备实际测量数据基础上，基于一个新的站址来提供配套观测数据。为了确保在新的站址坐标条件下能够提供满足测量精度需求的配套测轨数据，需要对原始测轨数据进行相应的修正。目前国内外还没有相关数据修正方法的研究。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适应站址变化的测轨数据修正方法，能够依据不同站址坐标与卫星之间的几何关系为一个新的虚拟站址提供配套观测数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
在地固坐标系下，卫星的实际精确位置与速度为原始测站站址坐标为(X,Y,Z)，原始测站站址坐标下的理论测量值为 ρ、A、E分别表示测速值、测距值、方位角和俯仰角；原始测站的实际测量值为利用原始测站实际测量值转化得到的有误差的卫星位置(x1,y1,z1)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)；
设新站址坐标为(X′,Y′,Z′)，其中X′＝X+ΔX，Y′＝Y+ΔY，Z′＝Z+ΔZ，新站址下的理论测量值为对实际测量值进行修正后的新站址测量值为其中，修正后的新站址测距值为ρ1′，
修正后的新站址测速值为
其中，ne为地球自转平均角速度，为卫星的速度；
利用原始测站的实际测量值ρ1、A1、E1和原始测站站址坐标(X,Y,Z)计算卫星的位置(x1,y1,z1)，再求出相对于新的站址坐标(X′,Y′,Z′)此卫星位置对应的方位角、俯仰角A1′和E1′，即可完成对方位角、俯仰角的修正。
本发明的有益效果是：针对新的站址，通过测轨数据修正，使得修正后的数据作为新站址坐标下的测轨数据，其总误差与原始测量数据测量误差相当，从而实现在新的站址坐标条件下提供满足测量精度需求的配套测轨数据。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的具体过程如下：
1)定义若干参数，供后续使用
在地固坐标系下，卫星的实际精确位置与速度为原始的测站站址坐标为(X,Y,Z)，在该站址坐标下的理论测量值为其中字母在本文中分别代表测速、测距、方位角和俯仰角，由于测量误差，测站的实际测量值为根据设备的测量精度，假定实际测量值与理论测量值之间满足以下关系:|ρ-ρ1|＜30m，|A-A1|＜100″，|E-E1|＜100″。
利用测站实际测量值转化得到的有误差的卫星位置为：(x1,y1,z1)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)，根据上述假定测量值精度，近似有Δx＜1km，Δy＜1km，Δz＜1km。
设新站址坐标为(X′,Y′,Z′)，其中X′＝X+ΔX，Y′＝Y+ΔY，Z′＝Z+ΔZ，新站址下的理论测量值为对实际测量值进行修正后的新站址测量值为
2)测距修正
修正前，测站的实际测距值为ρ1，表达式可以写为：
在新的站址坐标条件下，测距修正方法如公式(2)所示，修正后的测距值可以表示为：
同理，可以将新站址下的理论测距值表示为：
此时，修正后测距数据的误差可以用ρ′1-ρ′计算得到，即：
(4)式描述了修正后的测距总误差，其中的第一项由设备的测量精度确定，与修正方法无关，随后的第二项和第三项均是修正方法引入的误差。若站址变化数百米量级，
卫星位置误差小于1km，即使卫星斜距取ρ＝1000km，(4)式第二项带来的误差小于0.1m，第三项带来的误差小于0.9m。
因此，在上述测量精度条件下，利用该修正方法，可以保证修正后的测距数据在测量误差的基础上仅仅增加了1m以内的修正误差，可以满足实际应用要求。
3)测速修正
测速数据的理论值表达式为：
此处略去推到过程，直接给出修正后的测速表示式如下：
(6)式中，ne为地球自转平均角速度，为卫星的速度，由预报文件提供。不妨约定预报速度误差小于10m/s，则在上述测量精度条件下，(6)式带来的测速数据修正误差在1cm/s以内，并与设备实际的测速精度无关。
4)测角数据修正
测角数据修正时，可直接利用实际测量值ρ1，A1，E1和实际测站坐标(X,Y,Z)计算卫星的位置(x1,y1,z1)，再求出相对于新的站址坐标(X′,Y′,Z′)此卫星位置对应的方位俯仰角A1′和E1′，即可完成对方位俯仰角的修正。另外需要指出的是，对斜距ρ的修正也可采取此方法进行。
下面以具体实例说明。某测站站址为(X,Y,Z)，对其附加百米量级的站址误差(ΔX,ΔY,ΔZ)，从而形成一个新的站址坐标(X′,Y′,Z′)＝(X+ΔX,Y+ΔY,Z+ΔZ)。
利用该测站对某颗平均高度为900km的近圆轨道卫星某圈次进行跟踪测量，测量数据弧段覆盖从仰角3°进站，到最高仰角74°，再到仰角3°出站。按照本文提出的修正方法对此段数据进行修正，以得到在新的站址坐标下的配套测量数据。修正后的数据精度由以下两组试算结果给出。
第一组
误差源：ρ1-ρ＝30m，A1-A＝100″，E1-E＝100″，
表1第一组试算误差统计
第二组
误差源：ρ1-ρ＝-30m，A1-A＝-100″，E1-E＝100″，
表2第二组试算误差统计
由表1、表2可见，在测量数据误差满足斜距系统差加随机差Δρ＜30m，方位俯仰角系统差加随机差ΔA＜100″，ΔE＜100″，且卫星速度三分量的预报精度在10m/s以内的条件下，本修正方法带来的修正误差可以达到Δρ＜1m，ΔA＜1″，ΔE＜1″，修正后的数据完全满足测轨数据精度要求。
Claims (1)
1.一种适应站址变化的测轨数据修正方法，其特征在于包括下述步骤：
在地固坐标系下，卫星的实际精确位置与速度为原始测站站址坐标为(X,Y,Z)，原始测站站址坐标下的理论测量值为 ρ、A、E分别表示测速值、测距值、方位角和俯仰角；原始测站的实际测量值为利用原始测站实际测量值转化得到的有误差的卫星位置(x1,y1,z1)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)；
设新站址坐标为(X′,Y′,Z′)，其中X′＝X+ΔX，Y′＝Y+ΔY，Z′＝Z+ΔZ，新站址下的理论测量值为对实际测量值进行修正后的新站址测量值为其中，修正后的新站址测距值为ρ1′，
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2017
- 2017-04-21 CN CN201710263595.3A patent/CN107167827B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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