【摘 要】
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高精度导航卫星轨道产品是实现BDS-3精密服务的基础,而高精度卫星轨道依赖于摄动力的精确建模。本文针对目前BDS-3卫星精密定轨情况,以提升BDS-3卫星轨道精度为目标,分析了目前太阳光压模型在BDS-3卫星定轨中的适用性,并对其加以改进。论文主要工作和结论如下:1)分析了五参数ECOM模型及ECOM2模型在BDS-3卫星定轨中的适用性,并在此基础上对模型进行精化以获得更适用于BDS-3卫星的经验
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高精度导航卫星轨道产品是实现BDS-3精密服务的基础,而高精度卫星轨道依赖于摄动力的精确建模。本文针对目前BDS-3卫星精密定轨情况,以提升BDS-3卫星轨道精度为目标,分析了目前太阳光压模型在BDS-3卫星定轨中的适用性,并对其加以改进。论文主要工作和结论如下:1)分析了五参数ECOM模型及ECOM2模型在BDS-3卫星定轨中的适用性,并在此基础上对模型进行精化以获得更适用于BDS-3卫星的经验型光压模型。针对五参数ECOM模型在BDS-3卫星低太阳高度角时期轨道不连续性增大的问题,提出在D方向引入一阶周期项来吸收未被模型化的光压加速度。结果表明,引入一阶余弦周期项cD效果最佳,可将低太阳高度角时期BDS-3卫星的三维重叠轨道误差减小约11.4-37.4%。针对ECOM2模型中D2 c和0D、D2 s和sB之间存在的强相关性,提出了不估计D2 c参数的八参数ECOM2模型和不估计D2 c与D2s的七参数ECOM2模型。结果表明,采用不估计D2 c和D2 s的七参数ECOM2模型可得到最优的重叠轨道精度,且可将CAST卫星SLR残差标准差减小0.1-0.2 cm。综合考虑重叠轨道精度和SLR检核结果,在经验型光压模型中七参数ECOM2模型更适用于BDS-3卫星定轨。2)除经验型光压模型外,进一步研究了先验box-wing模型对BDS-3卫星定轨的影响。结果表明,在五参数ECOM模型中引入先验box-wing模型,可将2019年前发射的CAST卫星的重叠轨道三维误差降低约0.4 cm,对其他卫星的重叠轨道误差则影响不大。此外,相较经验型模型,先验box-wing模型可以明显降低SECM卫星SLR检核残差与太阳方位角的相关性,并将残差标准差减小1.4-1.5cm。在此基础上,分析了天线推力对BDS-3卫星定轨的影响。天线推力将CAST卫星和SECM卫星SLR残差的均值分别增大约2.0 cm、1.7 cm,但对卫星重叠轨道误差影响较小,在3 mm以内。3)在先验box-wing模型的基础上,分析了地球反照辐射压对BDS-3卫星定轨的影响。在考虑天线推力的基础上,加入地球反照辐射压后进一步将BDS-3卫星的SLR残差均值增大1.3-1.7 cm。地球反照辐射压对SLR残差标准差以及重叠轨道误差的影响不超过2 mm。此外,对比分析了经验型ERM-A模型和数值格网ERM-CERES模型这两种地球反照辐射压模型之间的差异。结果表明,两种模型计算的地球反照辐射加速度差异不超过0.1 nm/s~2,轨道的重叠轨道误差及SLR检核结果的差异均在1 mm以内。4)在考虑地球反照辐射及天线推力的基础上,通过可校正box-wing模型,利用实际观测数据,对官方提供的较为粗略的BDS-3卫星表面光学参数信息进行重构,并在此基础上考虑卫星星体热辐射的影响。采用重构的光学参数后,BDS-3卫星重叠轨道误差明显下降,除C20以外的3颗BDS-3卫星的SLR残差与太阳方位角的相关性明显降低。对于CAST卫星,SLR残差的均值减小1.8-3.4cm,标准差最大可减小0.4 cm。对于SECM卫星,重构的参数对SLR残差标准差影响较小,在0.1 cm以内。在可校正box-wing模型基础上考虑-X面散热板引起的热辐射加速度后,C20卫星SLR残差标准差降低了0.1 cm,且其SLR残差与太阳方位角的相关性减小到与其他卫星相当的水平;SECM卫星SLR检核精度则无明显变化。
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