导航卫星自主定轨中的误差与先验信息影响研究

本文主要探讨了误差与先验信息对导航卫星自主定轨的重要影响。研究背景是考虑到在传统卫星导航系统中，依赖地面控制系统的广播星历可能存在风险，特别是在战争环境下。因此，为了增强卫星导航系统的生存能力和自主性，自主定轨技术的研究变得至关重要。GPS系统早在早期就已经开始了这方面的研究，尤其是对于Block IIR和Block IIF卫星，它们已经具备了星间测量和数据传输功能，从而具备了自主定轨的能力。 文章详细介绍了使用星间距离观测值和预报星历提供的先验信息，通过最小二乘配置法进行卫星自主定轨的方法和模型。作者通过自编软件进行了模拟计算，特别关注了三种关键因素对定轨精度的影响：观测值的随机噪声、残余系统误差以及先验信息的质量。结果显示，尽管随机噪声对自主定轨精度的影响相对较小，但它仍然不可忽视。然而，系统误差和先验信息的质量对定轨精度的影响更为显著，这表明在设计和实施自主定轨算法时，必须对这两者进行精确管理和优化。 系统误差主要来源于测量设备的不准确性和模型的简化，而先验信息的好坏则关系到卫星轨道预测的准确性，好的先验信息可以提供更精确的初始估计，有助于提高自主定轨的精度。在北斗卫星导航系统中，通过星间测距数据的利用，即使在国内布设较少的地面站，也能通过联合定轨的方式提高定位精度，达到与全球均匀布设更多地面站相当的效果。 这项研究对于提高卫星导航系统的鲁棒性和可靠性具有重要意义，同时也揭示了在自主定轨技术中，对误差源的有效管理以及对先验信息的充分利用是提高定位精度的关键策略。由于涉及国家安全，相关的核心算法和方法仍处于保密状态，但公开的研究成果为类似系统的发展提供了有价值的参考和启示。