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申请/专利权人：中国科学院国家授时中心

摘要：本发明提出了一种基于低轨卫星辅助的非导航GEO卫星转发式测定轨方法，通过低轨卫星搭载转发式接收机来测量GEO卫星转发的下行信号到地面站和低轨卫星的时延，辅助地面转发式测轨网对GEO卫星进行精密定轨，提高定轨精度。相比于现有技术，本发明的地面站上行信号经GEO卫星携带的转发器转发，一路由地面站接收，另一路由作为运动观测站的低轨卫星接收，无需GEO卫星搭载原子钟；本发明可以人为的创造GEO卫星和运动观测站的相对运动，并且改善GEO的测轨几何因子，实现运动观测站辅助地面转发式测轨网进行联合定轨，提高定轨精度。

主权项：1.一种基于低轨卫星辅助的非导航GEO卫星转发式测定轨方法，应用于地面站，其特征在于，包括：根据多个地面站发射上行信号，该信号经待定轨GEO卫星转发后被对应的地面站接收的多个第一观测数据，计算多个地面站到待定轨GEO卫星的多个伪距；确定目标低轨卫星作为运动观测站，以及获取运动观测站的轨道信息；其中，轨道信息包括轨道以及钟差，所述钟差与地面站高精度原子钟提供的时频信息统一为UTC时间基准；地面站接收运动观测站发送的观测待定轨GEO卫星数据，得到的第二观测数据；其中，目标低轨卫星设置有转发式接收机；根据第一观测数据以及第二观测数据，计算经待定轨GEO卫星转发的信号到地面站与运动观测站之间的时延；利用多个地面站到待定轨GEO卫星的多个伪距、某一地面站和运动观测站的时延、各地面站的坐标和运动观测站的轨道信息，结合待定轨GEO卫星的动力学方程对待定轨GEO卫星进行定轨；所述利用多个地面站到GEO卫星的多个伪距、某一地面站和运动观测站的时延、各地面站的坐标和运动观测站的轨道信息，结合卫星动力学方程对待定轨GEO卫星进行定轨包括：建立伪距与待定轨GEO卫星位置坐标的第一关系方程；建立时延与待定轨GEO卫星位置坐标的第二关系方程；建立待定轨GEO卫星的动力学方程；对所述动力学方程进行求解，得到待定轨卫星GEO的轨道信息；所述第一关系方程表示为： 所述第二关系方程表示为： 所述动力学方程表示为： 其中，ρs为待定轨GEO卫星到地面站的伪距；τb-c为待定轨GEO卫星到地面站和低轨卫星的时延；ρb表示待定轨GEO卫星到地面站的距离；ρc为待定轨GEO卫星到低轨卫星的距离；ti时刻在地固系下待定轨GEO卫星的位置为xsi,ysi,zsi，地面站的坐标为xmi,ymi,zmi，运动观测站的位置为xei,yei,zei；为待定轨GEO卫星的加速度矢量；为二体问题作用力；为地心对卫星的吸引力；为月球、太阳和除地球之外的其他行星对卫星的吸引力；为地球非球形部分对卫星的吸引力；为地球潮汐引起地球对卫星引力的变化部分；为相对论效应对卫星运动的影响；为太阳辐射对卫星造成的压力；为地球红外辐射和地球反射太阳光对卫星产生的压力；为地球大气对卫星的阻力；为作用在卫星上的其他作用力；所述确定目标低轨卫星作为运动观测站以及获取运动观测站的轨道信息包括：根据多个低轨卫星观测待定轨GEO卫星的PDOP值，确定PDOP值最小的低轨卫星作为运动观测站；通过低轨卫星的精密星历获得作为运动观测站的低轨卫星的轨道以及钟差；所述根据多个低轨卫星观测待定轨GEO卫星的PDOP值，确定作为运动观测站的低轨卫星包括：计算每个低轨卫星与多个地面站观测待定轨GEO卫星的观测系数矩阵；基于所述观测系数矩阵，计算每个低轨卫星观测待定轨GEO卫星的PDOP值；所述观测系数矩阵表示为： 观测系数矩阵转置与系数矩阵乘积的逆表示为： 则每个低轨卫星与m个地面站观测待定轨GEO卫星的PDOP值为 其中，m表示个地面站序号，ti时刻在地固系下待定轨GEO卫星的位置为xsi,ysi,zsi，地面站的坐标为xmi,ymi,zmi，任一地面站的坐标为x1i,y1i,z1i，运动观测站的坐标为xei,yei,zei，ρim表示待定轨GEO卫星到第m个地面站的距离，ρil表示待定轨GEO卫星到运动观测站的距离。

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