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GPS卫星的轨道是通过一系列已知坐标的地面跟踪站对卫星的观测来确定的。自二十世纪八十年代美国Ananda等科学家提出卫星自主导航的思想以来,脱离地面支持的GPS卫星轨道的中、长期预报越来越受到关注。对GPS卫星轨道的预报可以用来探讨当前各摄动模型对GPS卫星中、长期预报所能达到的精度,还能对卫星自主定轨提供一定的参考。为此,本文对利用IGS精密星历预报GPS卫星轨道的理论和方法及其程序实现进行了研究和探讨,其具体内容如下:
1)介绍了当前GPS定轨、定位软件中常用的摄动力模型,重点总结了太阳光压的摄动模型。
2)讨论了本文利用IGS星历预报GPS卫星轨道的原理主要包括GPS卫星轨道的积分和拟合两个部分。根据预报原理,将本文的拟合参数与GAMIT软件的拟合参数进行了比对。
3)分析了本文的预报程序及其文档说明。
4)经过大量的数据计算,本文分别研究了BERNE、BERN1、BERN2等光压模型对预报精度的影响,以及基于不同拟合弧段长度的IGS星历对预报精度的影响。统计结果显示:BERN2模型对大部分GPS卫星的短期、中期以及长期预报都能得到较好的预报结果,优于BERNE和BERN1模型;2~5天的IGS星历对大部分GPS卫星的预报精度较好。总的来说,对于大部分的GPS卫星,第1天轨道的预报精度可以达到0.072m,第7天轨道的平均预报精度为2.288m,第30天轨道的预报精度优于105m,第60天轨道的预报精度优于550m,第90天的预报精度为1600m左右。