同步軌道共位衛星位置確定技術(shù)
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2．2 共位衛星相對位置測量精度分析
甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量(VLBI)系統是目前測量精度最高的測量系統，采用甚長(cháng)基線(xiàn)干涉測量系統，同波束干涉測量精度經(jīng)過(guò)分析可達36 prad，滿(mǎn)足同步軌道共位衛星相對位置精度需求。但VLBI測量需要遠程傳輸，不能實(shí)時(shí)處理，并且安排觀(guān)測比較困難。這里采用CEI系統分析同步軌道共位衛星相對位置的測量精度。
文獻對深空探測SBI測量差分相對距離誤差進(jìn)行了詳盡的分析。誤差源包括太陽(yáng)等離子體、電離層、對流層等引起的傳輸時(shí)延誤差，系統噪聲、相位漂移、航天器晶振漂移、未校準群時(shí)延或時(shí)鐘偏差引起的地面站測量誤差，基線(xiàn)誤差引起的測量誤差。同步軌道衛星是近地衛星，金星、火星等太陽(yáng)行星旁航天器目標不同，它受太陽(yáng)等離子體影響很小，可以或略不計。
同步軌道衛星是高軌衛星，離地面約36 000 km，CEI測量的各個(gè)測量站對衛星觀(guān)測的仰角都很高，這里分析取測量站仰角為45°。并不是所有同步軌道衛星都采用雙頻傳輸，這里分析取C頻段單頻進(jìn)行分析，天線(xiàn)口徑10 m，積分時(shí)間1 s。單頻電離層影響較大，可以通過(guò)CPS長(cháng)期觀(guān)測同步軌道共位衛星方向的電離層影響。通過(guò)GPS觀(guān)測，C頻段天頂方向電離層影響可以降低到30 mm以下。對流層和頻率沒(méi)有關(guān)系，可以采用GPS掩星觀(guān)測，對流層天頂方向影響可以降低到40 mm以下。如果采用微波輻射計校準，精度更高。根據上述條件，采用文獻的分析方法，同步軌道共位衛星SBI測量差分相對距離誤差表1所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/193323.htm
兩目標相對位置可以通過(guò)式(9)分別計算出兩個(gè)目標的位置，對其作差，獲得其相對位置。對相對位置中距離、方向余弦角等變量求偏導。假設各個(gè)方向余弦誤差相同，通過(guò)化簡(jiǎn)計算得到相對位置誤差為
其中，xAB，yAB，zAB是A、B兩個(gè)航天器x，y，z位置坐標差。假設單站測距精度系統誤差為2 m，隨機誤差δR為1 m。由于系統差可以在定軌過(guò)程中扣除，這里計算精度按照隨機測距誤差計算。δRAB=δRA-δRB，δRA和δRB為測站測量航天器A和航天器的距離隨機差。RA為測站到航天器A的距離，△R為測站到航天器A距離和航天器B距離的差，δαAB為SBI方向余弦角誤差，δα為系統測量單個(gè)目標的方向余弦角誤差。
根據前面分析，基線(xiàn)100 km，方向余弦角45°，δα取300 nrad，δαAB為3．6 nrad。取RA為50 000 km，△R300 m，取值300m。通過(guò)CEI系統進(jìn)行SBI測量，相對位置誤差約為1．5 m。對于10 km的基線(xiàn)，誤差最大放大10倍，相對位置也可達15 m。
3 結束語(yǔ)
同步軌道衛星用途廣泛，“多星共位”可以解決同步軌道衛星日益增長(cháng)的需要。通過(guò)分析可以看出，采用CEI系統進(jìn)行同步軌道共位衛星位置確定，100 km的基線(xiàn)，采用GPS校正絕對位置定位精度50 m。采用SBI技術(shù)測量它們間的相對位置，相對位置定位精度可以達到m級。要達到同樣的測量精度，傳統的測距、多普勒跟蹤測量需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間。而采用測距和連接端站干涉測量相結合，航天器三維位置可以在直接測定，能夠滿(mǎn)足同步軌道共位衛星高精度測量的要求。
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