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对地观测卫星定轨技术及应用

对地观测卫星定轨技术及应用
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作者: , ,
出版社: 科学出版社
2020-05
版次: 31
ISBN: 9787030612809
装帧: 其他
页数: 197页
分类: 工程技术
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  • 《对地观测卫星定轨技术及应用》简要介绍了对地观测卫星的发展、卫星定轨的主要技术和典型卫星基本情况；阐述了时空基准的基本概念、常用的时间系统和坐标系统；论述了卫星定轨的基本理论和方法；针对具体的定轨技术和手段，详细分析了卫星激光测距(SLR)、全球卫星导航系统(GNSS)、多普勒无线电定位系统(DORIS)三种定轨技术的定轨原理，分析了影响定轨精度的因素，给出了详细的定轨策略。结合不同高度、不同类型的卫星定轨实例，阐明了定轨的基本流程、关键技术和数据处理方法，各章具有一定的独立性和完整性，便于单独查阅。 目录 

    前言 

    第1章 绪论 1 

    1.1 对地观测卫星 1 

    1.1.1 导航卫星 1 

    1.1.2 测高卫星 2 

    1.1.3 重力卫星 3 

    1.1.4 地球资源卫星 3 

    1.1.5 地球动力学卫星 4 

    1.2 对地观测卫星定轨技术 4 

    1.2.1 SLR技术 4 

    1.2.2 DORIS技术 6 

    1.2.3 GNSS技术 7 

    1.3 定轨试验卫星概况 8 

    1.3.1 Lageos卫星 8 

    1.3.2 Ajisai卫星 9 

    1.3.3 Jason卫星 10 

    1.3.4 HY-2卫星 11 

    1.3.5 ZY3卫星 12 

    1.3.6 FY-3卫星 12 

    参考文献 13 

    第2章 卫星定轨时空基准 14 

    2.1 时空基本概念 14 

    2.1.1 时刻与时间间隔 14 

    2.1.2 时间基准 14 

    2.1.3 天球 14 

    2.1.4 岁差 16 

    2.1.5 章动 17 

    2.1.6 极移 18 

    2.2 时间系统 19 

    2.2.1 世界时 19

    2.2.2 原子时 20 

    2.2.3 力学时 20 

    2.2.4 协调世界时 21 

    2.2.5 GNSS时间系统 21 

    2.2.6 历元表示 22 

    2.3 坐标系统 23 

    2.3.1 天球坐标系 23 

    2.3.2 地球坐标系 24 

    2.3.3 轨道坐标系 25 

    2.3.4 卫星坐标系 27 

    2.3.5 RTN坐标系 27 

    2.3.6 测站坐标系 27 

    参考文献 28 

    第3章 卫星运动方程及定轨方法 29 

    3.1 卫星运动方程 29 

    3.2 卫星受力分析 30 

    3.2.1 二体问题作用力 30 

    3.2.2 N体摄动 30 

    3.2.3 地球引力位系数有关的摄动 31 

    3.2.4 月球扁率摄动与地球扁率间接摄动 33 

    3.2.5 广义相对论摄动 34 

    3.2.6 太阳辐射压摄动 35 

    3.2.7 地球辐射压摄动 36 

    3.2.8 大气阻力摄动 37 

    3.2.9 经验力摄动 37 

    3.2.10 其他摄动力 38 

    3.3 轨道数值积分 38 

    3.4 参数估计方法 39 

    3.4.1 观测方程的线性化 39 

    3.4.2 参数估计方法简述 41 

    3.5 轨道精度评定 43 

    3.5.1 观测资料的拟合程度 43 

    3.5.2 重叠弧段检验 44 

    3.5.3 弧段端点的衔接程度 44 

    3.5.4 独立轨道比较 45

    3.5.5 站星观测检核 45 

    参考文献 45 

    第4章 SLR技术卫星定轨 46 

    4.1 概述 46 

    4.2 SLR观测模型 48 

    4.2.1 观测方程 48 

    4.2.2 误差改正 48 

    4.3 SLR数据处理策略 55 

    4.3.1 SLR数据预处理策略 55 

    4.3.2 SLR数据加权策略 55 

    4.3.3 SLR定轨控制卡 57 

    4.3.4 SLR精密定轨约束和解算参数 61 

    4.4 SLR定轨精度影响因素分析 62 

    4.4.1 SLR数据数量和质量因素 62 

    4.4.2 SLR测站分布影响 67 

    4.4.3 卫星质心改正模型影响 68 

    4.4.4 对流层延迟改正模型影响 72 

    4.4.5 重力场模型影响 73 

    4.4.6 海潮和海潮负荷模型影响 76 

    4.4.7 不同参考框架影响 78 

    4.4.8 SLR数据处理策略影响 79 

    4.5 SLR定轨实例 83 

    4.5.1 Lageos卫星精密定轨与精度分析 83 

    4.5.2 Ajisai卫星精密定轨与精度分析 84 

    4.5.3 HY-2卫星定轨与精度分析 88 

    参考文献 89 

    第5章 地基GNSS技术卫星定轨 93 

    5.1 概述 93 

    5.2 函数模型与随机模型 93 

    5.2.1 观测方程 93 

    5.2.2 随机模型 94 

    5.3 主要误差源与改正模型 95 

    5.3.1 与卫星有关的误差 96 

    5.3.2 与测站有关的误差 98 

    5.3.3 与信号传播有关的误差 99

    5.4 GNSS卫星轨道确定 101 

    5.4.1 观测数据预处理 102 

    5.4.2 卫星初始轨道确定 105 

    5.4.3 精密轨道确定 106 

    5.4.4 轨道预报 112 

    5.5 数据质量评估 114 

    5.5.1 GNSS数据质量评估指标 114 

    5.5.2 卫星可见数及 DOP 值分析 116 

    5.5.3 多路径误差分析 118 

    5.5.4 信噪比分析 120 

    5.5.5 周跳分析 123 

    5.6 定轨精度影响因素分析 123 

    5.6.1 太阳光压模型影响 123 

    5.6.2 天线相位中心改正模型影响 126 

    5.7 GNSS卫星定轨实例 130 

    5.7.1 单系统定轨 130 

    5.7.2 多系统联合定轨 133 

    参考文献 135 

    第6章 星载GNSS技术卫星定轨 138 

    6.1 概述 138 

    6.2 星载GNSS观测模型 139 

    6.2.1 观测方程 140 

    6.2.2 几种常用的线性组合 140 

    6.2.3 主要误差源与改正模型 141 

    6.3 数据质量评估 143 

    6.3.1 数据可靠性度量 143 

    6.3.2 数据质量评估指标 145 

    6.3.3 实测数据质量评估 146 

    6.4 数据处理策略 154 

    6.4.1 数据预处理 154 

    6.4.2 力学模型及参数设置 156 

    6.4.3 定轨基本流程 159 

    6.4.4 轨道预报方法 160 

    6.5 星载GNSS接收机天线相位中心偏差及变化建模 162 

    6.5.1 概述 162 

    6.5.2 天线相位中心偏差对卫星定轨的影响 163 

    6.5.3 天线相位中心偏差建模 165 

    6.5.4 天线相位中心变化建模 167 

    6.6 星载GNSS定轨实例 171 

    6.6.1 ZY3卫星精密定轨 171 

    6.6.2 FY-3卫星精密定轨 176 

    参考文献 178 

    第7章 DORIS技术卫星定轨 180 

    7.1 概述 180 

    7.2 观测模型 181 

    7.2.1 数据格式及转换 181 

    7.2.2 观测方程 182 

    7.2.3 误差改正 183 

    7.3 定轨影响因素分析 183 

    7.3.1 重力场模型对定轨精度的影响 183 

    7.3.2 天线相位偏差模型对定轨精度的影响 186 

    7.3.3 对流层模型对定轨精度的影响 188 

    7.3.4 解算ERP参数对定轨精度的影响 188 

    7.4 多种技术综合定轨 190 

    7.4.1 综合定轨方法 190 

    7.4.2 综合定轨实例 193 

    参考文献 196
  • 内容简介:
    《对地观测卫星定轨技术及应用》简要介绍了对地观测卫星的发展、卫星定轨的主要技术和典型卫星基本情况；阐述了时空基准的基本概念、常用的时间系统和坐标系统；论述了卫星定轨的基本理论和方法；针对具体的定轨技术和手段，详细分析了卫星激光测距(SLR)、全球卫星导航系统(GNSS)、多普勒无线电定位系统(DORIS)三种定轨技术的定轨原理，分析了影响定轨精度的因素，给出了详细的定轨策略。结合不同高度、不同类型的卫星定轨实例，阐明了定轨的基本流程、关键技术和数据处理方法，各章具有一定的独立性和完整性，便于单独查阅。
  • 目录:
    目录 

    前言 

    第1章 绪论 1 

    1.1 对地观测卫星 1 

    1.1.1 导航卫星 1 

    1.1.2 测高卫星 2 

    1.1.3 重力卫星 3 

    1.1.4 地球资源卫星 3 

    1.1.5 地球动力学卫星 4 

    1.2 对地观测卫星定轨技术 4 

    1.2.1 SLR技术 4 

    1.2.2 DORIS技术 6 

    1.2.3 GNSS技术 7 

    1.3 定轨试验卫星概况 8 

    1.3.1 Lageos卫星 8 

    1.3.2 Ajisai卫星 9 

    1.3.3 Jason卫星 10 

    1.3.4 HY-2卫星 11 

    1.3.5 ZY3卫星 12 

    1.3.6 FY-3卫星 12 

    参考文献 13 

    第2章 卫星定轨时空基准 14 

    2.1 时空基本概念 14 

    2.1.1 时刻与时间间隔 14 

    2.1.2 时间基准 14 

    2.1.3 天球 14 

    2.1.4 岁差 16 

    2.1.5 章动 17 

    2.1.6 极移 18 

    2.2 时间系统 19 

    2.2.1 世界时 19

    2.2.2 原子时 20 

    2.2.3 力学时 20 

    2.2.4 协调世界时 21 

    2.2.5 GNSS时间系统 21 

    2.2.6 历元表示 22 

    2.3 坐标系统 23 

    2.3.1 天球坐标系 23 

    2.3.2 地球坐标系 24 

    2.3.3 轨道坐标系 25 

    2.3.4 卫星坐标系 27 

    2.3.5 RTN坐标系 27 

    2.3.6 测站坐标系 27 

    参考文献 28 

    第3章 卫星运动方程及定轨方法 29 

    3.1 卫星运动方程 29 

    3.2 卫星受力分析 30 

    3.2.1 二体问题作用力 30 

    3.2.2 N体摄动 30 

    3.2.3 地球引力位系数有关的摄动 31 

    3.2.4 月球扁率摄动与地球扁率间接摄动 33 

    3.2.5 广义相对论摄动 34 

    3.2.6 太阳辐射压摄动 35 

    3.2.7 地球辐射压摄动 36 

    3.2.8 大气阻力摄动 37 

    3.2.9 经验力摄动 37 

    3.2.10 其他摄动力 38 

    3.3 轨道数值积分 38 

    3.4 参数估计方法 39 

    3.4.1 观测方程的线性化 39 

    3.4.2 参数估计方法简述 41 

    3.5 轨道精度评定 43 

    3.5.1 观测资料的拟合程度 43 

    3.5.2 重叠弧段检验 44 

    3.5.3 弧段端点的衔接程度 44 

    3.5.4 独立轨道比较 45

    3.5.5 站星观测检核 45 

    参考文献 45 

    第4章 SLR技术卫星定轨 46 

    4.1 概述 46 

    4.2 SLR观测模型 48 

    4.2.1 观测方程 48 

    4.2.2 误差改正 48 

    4.3 SLR数据处理策略 55 

    4.3.1 SLR数据预处理策略 55 

    4.3.2 SLR数据加权策略 55 

    4.3.3 SLR定轨控制卡 57 

    4.3.4 SLR精密定轨约束和解算参数 61 

    4.4 SLR定轨精度影响因素分析 62 

    4.4.1 SLR数据数量和质量因素 62 

    4.4.2 SLR测站分布影响 67 

    4.4.3 卫星质心改正模型影响 68 

    4.4.4 对流层延迟改正模型影响 72 

    4.4.5 重力场模型影响 73 

    4.4.6 海潮和海潮负荷模型影响 76 

    4.4.7 不同参考框架影响 78 

    4.4.8 SLR数据处理策略影响 79 

    4.5 SLR定轨实例 83 

    4.5.1 Lageos卫星精密定轨与精度分析 83 

    4.5.2 Ajisai卫星精密定轨与精度分析 84 

    4.5.3 HY-2卫星定轨与精度分析 88 

    参考文献 89 

    第5章 地基GNSS技术卫星定轨 93 

    5.1 概述 93 

    5.2 函数模型与随机模型 93 

    5.2.1 观测方程 93 

    5.2.2 随机模型 94 

    5.3 主要误差源与改正模型 95 

    5.3.1 与卫星有关的误差 96 

    5.3.2 与测站有关的误差 98 

    5.3.3 与信号传播有关的误差 99

    5.4 GNSS卫星轨道确定 101 

    5.4.1 观测数据预处理 102 

    5.4.2 卫星初始轨道确定 105 

    5.4.3 精密轨道确定 106 

    5.4.4 轨道预报 112 

    5.5 数据质量评估 114 

    5.5.1 GNSS数据质量评估指标 114 

    5.5.2 卫星可见数及 DOP 值分析 116 

    5.5.3 多路径误差分析 118 

    5.5.4 信噪比分析 120 

    5.5.5 周跳分析 123 

    5.6 定轨精度影响因素分析 123 

    5.6.1 太阳光压模型影响 123 

    5.6.2 天线相位中心改正模型影响 126 

    5.7 GNSS卫星定轨实例 130 

    5.7.1 单系统定轨 130 

    5.7.2 多系统联合定轨 133 

    参考文献 135 

    第6章 星载GNSS技术卫星定轨 138 

    6.1 概述 138 

    6.2 星载GNSS观测模型 139 

    6.2.1 观测方程 140 

    6.2.2 几种常用的线性组合 140 

    6.2.3 主要误差源与改正模型 141 

    6.3 数据质量评估 143 

    6.3.1 数据可靠性度量 143 

    6.3.2 数据质量评估指标 145 

    6.3.3 实测数据质量评估 146 

    6.4 数据处理策略 154 

    6.4.1 数据预处理 154 

    6.4.2 力学模型及参数设置 156 

    6.4.3 定轨基本流程 159 

    6.4.4 轨道预报方法 160 

    6.5 星载GNSS接收机天线相位中心偏差及变化建模 162 

    6.5.1 概述 162 

    6.5.2 天线相位中心偏差对卫星定轨的影响 163 

    6.5.3 天线相位中心偏差建模 165 

    6.5.4 天线相位中心变化建模 167 

    6.6 星载GNSS定轨实例 171 

    6.6.1 ZY3卫星精密定轨 171 

    6.6.2 FY-3卫星精密定轨 176 

    参考文献 178 

    第7章 DORIS技术卫星定轨 180 

    7.1 概述 180 

    7.2 观测模型 181 

    7.2.1 数据格式及转换 181 

    7.2.2 观测方程 182 

    7.2.3 误差改正 183 

    7.3 定轨影响因素分析 183 

    7.3.1 重力场模型对定轨精度的影响 183 

    7.3.2 天线相位偏差模型对定轨精度的影响 186 

    7.3.3 对流层模型对定轨精度的影响 188 

    7.3.4 解算ERP参数对定轨精度的影响 188 

    7.4 多种技术综合定轨 190 

    7.4.1 综合定轨方法 190 

    7.4.2 综合定轨实例 193 

    参考文献 196
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