上海天文台在高轨卫星的星载GNSS定轨研究中取得进展

利用星载GNSS测定卫星轨道是一种高效的定轨方式,相对于传统的地基测量手段测定卫星轨道,该方式有全球覆盖无地域限制、节约设备建设维护成本和全天时被动式接收数据的优点,现广泛应用于低轨卫星测定轨中。随着高灵敏星载GNSS接收机的制造工艺水平上升,以及星上载荷的不断设计优化,近几年,利用导航数据探索高轨卫星实际定轨能力有了实质性进展,并有望进一步拓展到地月空间。近期依托相关项目,上海天文台精密定轨团队从技术论证到系统建设再到卫星在轨测试,全程跟进,建设高精度测量数据处理及轨道计算系统,实现了高轨卫星的高精度轨道产品提供。相关系列研究[1,2]已于近期发表在SCI期刊《Measurement》和《Advances in Space Research》上。

LT-4A为全球首颗同时接收GPS和BDS信号的IGSO轨道SAR卫星,该卫星轨道倾角16°,覆盖印度洋版块、亚欧版块和太平洋版块,已成功应用于灾害监测、 农业调查和资源勘查等领域,标志着我国在高轨卫星测定轨和高轨SAR卫星应用取得又一标志性进展。上海天文台团队利用LT4A接收的星载GPS和BDS数据,开展了导航数据质量分析、定轨最优数据选取、星上定位数据定轨、单双系统的修正码硬件延迟伪距数据定轨、以及单双系统的伪距结合载波相位数据精密定轨等工作。结果表明:利用伪距和载波相位数据定轨,轨道精度优于2 m,激光测距数据检核精度优于0.4 m;利用动力学模型对星上定位数据进行定轨处理,可将位置精度从一百多米提高到优于5 m。该项研究揭示了GPS和BDS测量数据在IGSO卫星精密定轨中的表现形态,探索了不同类型数据的定轨差异,验证了导航漏信号在高轨卫星中的定轨能力,为未来导航系统在地月空间和深空飞行器的发展及应用提供了参考。

LT-4A空间及星下点轨迹和接收导航漏信号方式

论文链接:

[1] Z. Zhang,P. Yang,Z. Wang,Y. Huang,J. Cao,Y. Chen,Z. Cheng,W. Dong,X. Hu,GPS/BDS signal analysis and precise orbit determination of the Inclined Geo-Synchronous Orbit satellite LT4A,Measurement 245 (2025) 116592. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.116592.

[2] Z. Zhang,Y. Huang,P. Yang,Y. Chen,X. Jia,Orbit determination analysis of IGSO satellite onboard GPS / BDS pseudorange data corrected by different code hardware delays products,Advances in Space Research (2024). https://doi.org/10.1016/j.asr.2024.11.047.


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