GLONASS卫星位置计算.pdf

GLONASS卫星位置计算 徐冬梅 装备指挥技术学院CPS中心 摘要:本文介绍采用卫星轨道积分和星历摘密插值相结合的方法，快速高精度计算GLONASS卫 星位!， 主.词:GLONASS 轨道积分 精密插值 1 前言 二十世纪中叶以来，卫星导航技术得到了飞速发展，目前最具代表性的两大卫星导航系 统是:GPS和GLONASS.GPS技术发展到今天己经十分成熟，而GLONASS技术也愈来愈得到 广大卫星导航用户的极大关注。GLONASS导航定位原理与GPS相类似，从数据处理角度看， 两个系统的卫星位置方法具有很大区别。本文讨论有关GLONASS卫星位置计算的一些问题。 一般文献中采用轨道积分求取GLONASS卫星位置，但是由于定位中一般要求的卫星位置 时刻为卫星发射信号时刻，此时刻一般不为整秒 甚〔至不为整毫秒)，此时轨道积分的积分 步长就不能采用整数，另外，当定位间隔较长时，一般采用逐步积分逼近所需时刻的数据， 这样所需计算时间会较长。所以本文提出一种卫星轨道积分和星历精密插值相结合的方法， 快速高精度计算GLONASS卫星位置。 2.GLONASS卫星的广播星历 GLONASS广播星历内容不同于GPS的星历内容。GPS卫星的星历以开普勒轨道根数的形 式给出，而GLONASS卫星的星历则是以卫星在坐标系PZ-90中的运动状态向量的形式给出。 其星历主要内容如下表所示 某〔一时刻GLONASS时间系统 (UTC(SU))下的GLONASS卫星星 历主要参数)]1[: 表1 GLONASS卫星星历参数 说明 符号 单位 参考时刻 1b s(secofday) 卫星钟偏移 ,-JO,YJtJ S 卫星位置 -Jtbl+Yn(Ib),=n(ta) m 卫星速度 4(tb)lA\Ib1IA\Ibl 耐 日月摄动加速度 耽 )1*tb)+耽 ! 耐S2 GLONASS卫星星历每半小时发送一次。在一般导航精度范围内。可以认为这半个小时内 日月摄动加速度为恒定值1[11. 3.轨道积分计算GLONASS卫星位f 卫星导航的前提条件是已知导航时刻卫星位置。为了得到卫星任一时刻的位置，GPS利 用广播星历给出的轨道根数，实时进行星历计算[];GLONASS则必须采用轨道积分方法预推 出所需时刻卫星位置。GLONASSICD中推荐采用四阶Rungekutta数值积分方法[11这样对 于任一需要定位时刻t，必须外推r一几时间段· 3.1GLONASS卫星运动方程 根据轨道积分理论[[2]，要计算GLONASSS卫星的位置，已知条件是知道卫星的运动方程 和卫星初始时刻状态矢量。GLONASS卫星星历中给出了参考时刻卫星状态矢量，可以作为积 分初值。下面建立GLONASS卫星运动方程。 由于GLONASS卫星轨道处于19000k，以上，属于高轨卫星，其受力主要有地球引力、地 球非球形引力摄动、日月引力摄动、其他行星引力摄动、太阳辐射压力摄动、地球潮汐引力 摄动等等一系列作用力。由于积分时间较短 (不超过 30min)，考虑到在一个短时间段内， 一般精度要求下只需考虑地球引力、地球非球形引力和日月引力。同时地球非球形引力摄动 中，高阶摄动项影响很小，可以仅考虑二阶田谐系数所引起的摄动。(其余的摄动项除日月 引力作用外，相对于二阶田谐项，都可以忽略不计。)GLONASS卫星所受摄动力概况如下表 所示[[u, 表2 GLONASS卫星所受摄动力的概况 摄动项 1小时内最大偏移量 (m) 几(二阶带谐项)

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