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卫星星历参数拟合法由于具有上传信息量小、算法简单、所占内存少、计算精度高等优点,能够满足星载计算机对计算能力、存储容量和信息传输量等方面的要求,是卫星在轨位置预报较为实用的一种方法。
目前GPS广播星历,其参数是针对约两万公里高度的轨道特征设计的,只适用于中高轨卫星的星历参数拟合,为将星历参数拟合法扩展应用于低轨卫星,需对其进行深入的分析研究和改进。
本文首先系统地介绍了卫星运动理论基础,包括时间系统、坐标系统以及卫星运动中所受的各种摄动力模型等;然后分析了各种摄动力对不同高度卫星轨道的摄动影响,得到了卫星轨道的变化规律,为卫星星历参数拟合方法的改进提供了理论基础;接着详细的阐述了GPS广播星历参数拟合算法,并在其算法的基础上,根据低轨卫星的轨道变化特征,提出了低轨卫星的星历25参数拟合法,给出了其详细的算法,包括星历参数的选取、卫星位置的计算、各参数的偏导数的推导以及星历参数的求解等。最后,采用仿真数据进行了计算分析,结果表明:对于低轨卫星的星历参数拟合,星历25参数拟合法相对GPS广播星历15参数拟合法,拟合精度有了明显提高,说明该方法应用于低轨卫星的星历参数拟合是可行的和有效的。