盛傳貞,甘衛(wèi)軍,趙春梅,孫保琪,梁詩(shī)明,陳為濤,肖根如

1．中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,河北石家莊 050081;2．中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029;3．中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)研究所,北京 100039;4．中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心,陜西西安 710600;5．東華理工大學(xué)測(cè)繪工程學(xué)院,江西南昌 344000

不同觀(guān)測(cè)技術(shù)的Jason-2衛(wèi)星精密定軌評(píng)估

盛傳貞1,2,3,甘衛(wèi)軍2,趙春梅3,孫保琪4,梁詩(shī)明2,陳為濤2,肖根如5

1．中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,河北石家莊 050081;2．中國(guó)地震局地質(zhì)研究所地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100029;3．中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)研究所,北京 100039;4．中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心,陜西西安 710600;5．東華理工大學(xué)測(cè)繪工程學(xué)院,江西南昌 344000

針對(duì)GPS、衛(wèi)星激光測(cè)距(satellite laser ranging,SLR)和天線(xiàn)電定位(doppler orbitography and radiopositioning integrated by satellite,DORIS)3種不同的觀(guān)測(cè)手段,討論姿態(tài)模型誤差對(duì)定軌的影響,以SLR驗(yàn)證、軌道重疊和外部軌道對(duì)比3種方法評(píng)定無(wú)姿態(tài)數(shù)據(jù)條件下的定軌精度,并基于該結(jié)果討論不同軌道疊加方法的效果。以Jason-2衛(wèi)星為例,在詳細(xì)討論GPS、SLR和DORIS的定軌策略基礎(chǔ)上并基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差對(duì)DORIS、GPS和SLR軌道影響分別為0．040 m、0．036 m和0．033 m;無(wú)姿態(tài)數(shù)據(jù)定軌時(shí),DORIS定軌結(jié)果略?xún)?yōu)于GPS和SLR,SLR定軌精度略差;基于軌道重疊結(jié)果加權(quán),對(duì)GPS、SLR和DORIS軌道進(jìn)行軌道疊加可以達(dá)到比較好的效果,通過(guò)與JPL軌道比較,其軌道徑向精度可優(yōu)于2 cm。

GPS;SLR;DORIS;Jason-2;精密軌道確定

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(41174082;41274018);測(cè)繪地理公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201412001)

1 引 言

繼Topex/Poseidon(T/P)和Jason-1衛(wèi)星之后,美國(guó)宇航局(NASA)和歐洲氣象衛(wèi)星組織(EUMETSAT)于2008年6月20日又將一顆海洋測(cè)高衛(wèi)星Jason-2送入太空[1]。該衛(wèi)星將協(xié)同在同一環(huán)地球軌道上運(yùn)行的Jason-1衛(wèi)星,繼續(xù)對(duì)全球海平面進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè),負(fù)責(zé)向地面?zhèn)鬏斎蚝Ｆ矫娓叨?、洋流流速及方向、海洋?nèi)儲(chǔ)存的熱量等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將有助于提高颶風(fēng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度,并更準(zhǔn)確地為船舶提供海事氣象預(yù)報(bào)[1-2]。

文獻(xiàn)[2—3]提出了海洋測(cè)高計(jì)劃,通過(guò)載有高度計(jì)的衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行海洋科學(xué)研究,這些海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用取決于海洋衛(wèi)星本身的定軌精度,尤其是徑向精度。針對(duì)Jason-2海洋衛(wèi)星而言,為了協(xié)同Jason-1衛(wèi)星的科學(xué)任務(wù),要求Jason-2衛(wèi)星的軌道精度至少在徑向分量上應(yīng)與Jason-1衛(wèi)星一致。因此,Jason-2衛(wèi)星除在軌道設(shè)計(jì)方面仍沿襲Jason-1衛(wèi)星外,選擇了較高的軌道(約1335 km)以減小定軌時(shí)地球引力場(chǎng)和大氣阻力的影響;除此之外,同樣采用了衛(wèi)星激光測(cè)距(satellite laser ranging,SLR),天線(xiàn)電定位(doppler orbitography and radiopositioning integrated by satellite,DORIS)和GPS多項(xiàng)定軌技術(shù)[1,3]。

Jason-2衛(wèi)星同時(shí)搭載了GPS、SLR和DORIS 3種定軌手段,如何基于不同手段確定高精度的衛(wèi)星軌道是衛(wèi)星定軌策略重要的研究?jī)?nèi)容,它涉及數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、先驗(yàn)力學(xué)模型、測(cè)量模型及參數(shù)的最優(yōu)估計(jì)和約束等問(wèn)題[3-4]。文獻(xiàn)[5—6]曾討論GPS、SLR和DORIS 3種手段的定軌策略,然而,這些定軌策略是針對(duì)先前的衛(wèi)星而言。目前,Jason-2衛(wèi)星的測(cè)量設(shè)備相對(duì)于先前一代設(shè)備從測(cè)量精度和可靠性方面均有了提高,此外,隨著對(duì)衛(wèi)星的空間受力和測(cè)量模型認(rèn)識(shí)逐漸深化,定軌的測(cè)量模型和力學(xué)模型均有了較大的改變[1,7-8],因此,研究目前Jason-2衛(wèi)星精密定軌策略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差的軌道影響是衛(wèi)星精密定軌中的另外一個(gè)重要問(wèn)題,因?yàn)樵谛l(wèi)星精密定軌中,難以精確模擬實(shí)際姿態(tài),實(shí)測(cè)姿態(tài)數(shù)據(jù)存在時(shí)延性和不穩(wěn)定性問(wèn)題[1-2,4],通常以姿態(tài)模型代替實(shí)際的姿態(tài)[8-9],而這種處理方法要求衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差必須小于一定閾值,然而,針對(duì)姿態(tài)模型誤差及其影響還鮮有文獻(xiàn)進(jìn)行過(guò)討論,但是它對(duì)軌道的影響卻不容忽視,因此,在討論DORIS、GPS和SLR精密定軌策略前,首先要對(duì)Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差及其軌道影響進(jìn)行評(píng)估。

衛(wèi)星精密定軌策略研究的另外一個(gè)問(wèn)題是數(shù)據(jù)融合問(wèn)題,Jason-2衛(wèi)星同時(shí)兼具GPS、SLR和DORIS 3種定軌手段,針對(duì)如何綜合各定軌手段獲得更加可靠、穩(wěn)定和一致的軌道,文獻(xiàn)[2,5—8]分別討論了數(shù)據(jù)融合方法,然而這些數(shù)據(jù)融合方法均建立在大量的數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)之上,具有很強(qiáng)的主觀(guān)性,因此,本文探討以軌道精度評(píng)估結(jié)果進(jìn)行軌道疊加的效果。

本文首先對(duì)Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差及其軌道影響進(jìn)行評(píng)估,而后分別討論了GPS、SLR和DORIS 3種定軌手段的定軌策略,并采用不同的軌道評(píng)估方法對(duì)3種定軌手段的定軌精度進(jìn)行了評(píng)估,最后基于軌道評(píng)估結(jié)果對(duì)軌道進(jìn)行綜合疊加,探討基于軌道評(píng)估結(jié)果進(jìn)行軌道疊加的效果。本文的研究?jī)?nèi)容,可以為我國(guó)海洋二號(hào)衛(wèi)星精密定軌分析工作提供經(jīng)驗(yàn)。

2 衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差分析

姿態(tài)模型誤差的軌道影響是定軌策略中首要解決的問(wèn)題,因?yàn)樵谛l(wèi)星精密定軌中,難以精確獲取實(shí)際姿態(tài),通常以姿態(tài)模型代替實(shí)際的姿態(tài)[8-9],但這種處理方法要求衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差必須小于一定閾值。因此,在討論DORIS、GPS和SLR精密定軌策略前,首先要討論Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差及其對(duì)定軌精度影響。

2．1 姿態(tài)模型誤差評(píng)估模型

假設(shè)衛(wèi)星在J2000．0下位置和速度為:(X0, Y0,Z0,˙X0,˙Y0,˙Z0),儀器的相位中心在衛(wèi)星固定坐標(biāo)系(SBF)和地心慣性系(J2000．0)下坐標(biāo)分別為(XVc,YVc,ZVc)和(X0c,Y0c,Z0c)。

關(guān)于SBF和J2000．0坐標(biāo)系統(tǒng)的詳細(xì)定義參考文獻(xiàn)[11—13]。兩者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為[12]

式中,R0、R1和R2分別為轉(zhuǎn)換矩陣,其定義為

而Ψ主要由軌道角Ω和beta角β′決定,而Ψ與Ω和β′的相互關(guān)系確定了衛(wèi)星的姿態(tài)模型,根據(jù)Ω和β′的角度關(guān)系,Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型分成了固定姿態(tài)模式、正弦姿態(tài)模式、名義姿態(tài)模式和姿態(tài)翻轉(zhuǎn)模式4種姿態(tài)調(diào)整模式[13]。

姿態(tài)模型決定了轉(zhuǎn)換矩陣R2(Ψ)[10],若定義Ratt＝R0·R1·R2,則Ratt描述的為基于姿態(tài)模型獲得的衛(wèi)星固定坐標(biāo)系到J2000．0下的轉(zhuǎn)換矩陣,假定實(shí)際姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為R′att,則通過(guò)比較R′att與Ratt的差異,可以評(píng)估姿態(tài)模型誤差大小。設(shè)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)δαj的離散度,可反映出姿態(tài)模型誤差的大小。由于衛(wèi)星實(shí)際姿態(tài)是無(wú)法獲得的,考慮到實(shí)測(cè)姿態(tài)具有較高的精度,因此,本文以實(shí)測(cè)姿態(tài)代替實(shí)際姿態(tài)分析姿態(tài)模型誤差對(duì)不同觀(guān)測(cè)手段的影響。

2．2 姿態(tài)模型誤差分析

基于δαj可以對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差進(jìn)行評(píng)估,同時(shí)通過(guò)實(shí)測(cè)姿態(tài)矩陣R′att和模型姿態(tài)矩陣Ratt分別進(jìn)行定軌計(jì)算并統(tǒng)計(jì)兩者軌道的差異,可以評(píng)價(jià)姿態(tài)模型誤差對(duì)軌道的影響,姿態(tài)的評(píng)估結(jié)果采用式(3)

式中,Xij和X′ij分別為基于姿態(tài)模型矩陣Ratt和實(shí)測(cè)姿態(tài)矩陣R′att計(jì)算的衛(wèi)星在i歷元、j軸方向上坐標(biāo)。Δpl為軌道位置差異RMS,Δˉp為Δp l的均值,k和n分別為參與軌道統(tǒng)計(jì)的天數(shù)和歷元數(shù)。通過(guò)計(jì)算,姿態(tài)模型誤差在3個(gè)方向上分別為0．93°、1．030°和0．718°,對(duì)DORIS、GPS和SLR軌道的位置影響分別為0．042 m、0．036 m和0．033 m,徑向影響分別為0．010 m、0．011 m和0．009 m。

3 衛(wèi)星精密定軌分析

3．1 衛(wèi)星定軌策略

衛(wèi)星精密定軌策略是衛(wèi)星精密定軌中首要解決的問(wèn)題。Jason-2衛(wèi)星同時(shí)搭載了GPS、SLR和DORIS 3種定軌手段,這些測(cè)量設(shè)備相對(duì)于先前一代設(shè)備從測(cè)量精度和可靠性方面均有所提高[1,5-6],因此,Jason-2衛(wèi)星定軌策略解決的是如何基于不同手段的高精度觀(guān)測(cè)量來(lái)確定高精度和穩(wěn)定性的衛(wèi)星軌道。

衛(wèi)星精密定軌策略主要涉及以下幾個(gè)方面:①弧段長(zhǎng)度(解算每組軌道所需要的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度);②參數(shù)化(參數(shù)估計(jì)類(lèi)型、數(shù)目及先驗(yàn)權(quán));③數(shù)據(jù)編輯(包括數(shù)據(jù)的剔除、權(quán)確定)[4-5,11-13]。

在以往的精密定軌處理策略中,GPS簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)定軌通常采用30 h數(shù)據(jù),而DORIS和SLR定軌采用3 d短弧或1周的數(shù)據(jù)[1,5]。參數(shù)化是衛(wèi)星定軌策略研究中極為重要的問(wèn)題,尤其是經(jīng)驗(yàn)加速度的設(shè)置和約束問(wèn)題,直接影響到定軌的精度[5,13-15]。在衛(wèi)星精密定軌策略研究中,另外一個(gè)重要的問(wèn)題是數(shù)據(jù)剔除。通常數(shù)據(jù)剔除是在迭代中通過(guò)殘差逐步實(shí)施,對(duì)于整體殘差離群的異常觀(guān)測(cè)站,需要對(duì)該站進(jìn)行剔除[16-19];先驗(yàn)權(quán)的設(shè)定主要根據(jù)不同的處理形式而采用不同的定權(quán)方案[19-22]。由于Jason-2衛(wèi)星定軌策略涉及內(nèi)容較多,不再贅述,具體定軌策略詳見(jiàn)表1。

表1 Jason-2衛(wèi)星精密定軌策略Tab．1 The strategy of precise orbit determination of Jason-2 satellite

續(xù)表1

3．2 軌道精度評(píng)估

3．2．1 SLR檢驗(yàn)

SLR具有觀(guān)測(cè)精度高(可達(dá)1 cm)、無(wú)模糊度和不受電離層影響等特點(diǎn)。因此,通常采用受較小大氣影響的高角度激光觀(guān)測(cè)量對(duì)軌道進(jìn)行評(píng)價(jià),然而高角度的觀(guān)測(cè)量通常相對(duì)較少,對(duì)于3 d弧段的短弧段軌道評(píng)價(jià),就缺乏足夠的穩(wěn)定性和可靠性[2,10]。因此,為了獲取穩(wěn)定可靠的評(píng)估結(jié)果,文中采用15°的低角度激光觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。評(píng)估采用如下方法

基于上述方法,筆者分別對(duì)GPS、SLR和DORIS定軌結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià),并統(tǒng)計(jì)了各天RMS的均值和方差,結(jié)果見(jiàn)圖1。SLR驗(yàn)證GPS、DORIS、SLR軌道各天殘差RMS統(tǒng)計(jì)圖和表2各天殘差RMS均值和方差統(tǒng)計(jì)表。其中表2各天殘差RMS均值和方差統(tǒng)計(jì)表為各天殘差RMS均值和方差統(tǒng)計(jì)值,表中反映出DORIS定軌結(jié)果略?xún)?yōu)于SLR和GPS定軌結(jié)果,然而,由于SLR軌道本身是由SLR觀(guān)測(cè)量計(jì)算而來(lái),因此,通過(guò)SLR無(wú)法獲得真實(shí)的SLR軌道精度。但是,SLR驗(yàn)證可以反映出DORIS定軌結(jié)果略?xún)?yōu)于GPS定軌結(jié)果。

圖1 SLR驗(yàn)證GPS、DORIS、SLR軌道各天殘差RMS統(tǒng)計(jì)圖Fig．1 Statistical value of every day for GPS,DORIS and SLR validated by SLR

表2 各天殘差RMS均值和方差統(tǒng)計(jì)表Tab．2 The mean and standard deviation for RMS of residual error of every day m

3．2．2 重疊弧段比較

重疊弧段比較是基于獨(dú)立解算軌道的部分重疊弧段進(jìn)行比較,然后基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為軌道精度評(píng)估的依據(jù)。GPS、SLR和DORIS的軌道重疊方式如圖2所示。

圖2 SLR、DORIS和GPS軌道重疊方式示意圖Fig．2 Schematic diagram of orbit overlap for SLR, DORIS and GPS

針對(duì)3種手段的每個(gè)定軌弧段,均進(jìn)行6 h的軌道重疊比較,然后,計(jì)算弧段重疊部分的位置差異RMS,其計(jì)算方法如下所示[10,15]

式中,X1、Y1、Z1和X2、Y2、Z2分別為軌道重疊部分的坐標(biāo)位置;而δX、δY、δZ分別為重疊段的3個(gè)方向差異的RMS值。

限于篇幅,本文僅給出重疊弧段的位置差異RMS值(見(jiàn)表3)。通過(guò)重疊弧段比較反映出DORIS定軌結(jié)果要優(yōu)于GPS和SLR,且呈現(xiàn)較好的穩(wěn)定性,其位置差異RMS為3 cm左右;SLR定軌精度優(yōu)于GPS結(jié)果,兩者軌道精度差異為2．9 cm。然而軌道重疊反映的是軌道的自洽程度,與估計(jì)的軌道參數(shù)數(shù)目密切相關(guān),由于GPS定軌所估計(jì)的軌道參數(shù)個(gè)數(shù)明顯大于SLR和DOIRS,引起軌道的平滑性和自洽性偏差。

表3 重疊弧段位置差異RMS統(tǒng)計(jì)表Tab．3 RMS for position difference using orbit overlap method m

3．2．3 外部軌道比較

外部軌道比較是軌道評(píng)估中一種重要的軌道精度評(píng)價(jià)方式。該方式通過(guò)將計(jì)算的最終軌道與其他分析中心解算的軌道進(jìn)行比較,反映出基于不同軟件、不同測(cè)量模型和力學(xué)模型所引起的軌道差異。

文中采用JPL公布的Jason-2試驗(yàn)階段的軌道,該軌道是基于GPS數(shù)據(jù),采用簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)定軌方法計(jì)算得到的,其徑向精度優(yōu)于2 cm[1-3]。

通過(guò)將DORIS、GPS和SLR定軌結(jié)果分別與JPL簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)軌道進(jìn)行比較,基于每天軌道差異的RMS,可反映出軌道的相對(duì)精度。文中僅給出位置差異RMS,結(jié)果顯示:基于外部軌道比較方式,DORIS結(jié)果無(wú)論在精度和穩(wěn)定性方面略?xún)?yōu)于SLR和GPS,其中SLR軌道結(jié)果略差,其位置差異在14 cm左右。

表4 3種手段與JPL軌道比較位置差異RMS統(tǒng)計(jì)表Tab．4 RMS for position difference comparison between JPL solution and orbit determined by SLR,GPS and DORIS m

3．3 軌道疊加

Jason-2衛(wèi)星同時(shí)搭載有GPS、SLR和DORIS定軌手段,軌道疊加的目的是充分利用3種手段,獲得更加穩(wěn)定可靠的軌道結(jié)果[1,5]。本文分別依據(jù)上述3種軌道評(píng)價(jià)方法的結(jié)果來(lái)進(jìn)行軌道疊加。疊加時(shí),首先根據(jù)軌道的評(píng)價(jià)結(jié)果,賦予不同手段的軌道以權(quán)系數(shù),然后疊加生成一組軌道解,具體疊加方法如下所示

式中,Xi,SLR、Xi,GPS、Xi,DORIS分別為方向,SLR/ GPS/DORIS的坐標(biāo)值;Pi,SLR、Pi,GPS、Pi,DORIS分別為i方向,SLR/GPS/DORIS的權(quán)系數(shù);δi,GPS、δi,SLR、δi,DORIS分別為i方向,GPS/SLR/DORIS的均方誤差;XPVi為i方向疊加的軌道結(jié)果。由于缺少2009-01-25 GPS重疊弧段軌道精度,因此該段數(shù)據(jù)疊加時(shí)將其權(quán)系數(shù)設(shè)置為0。疊加后,通過(guò)將疊加的軌道與JPL標(biāo)準(zhǔn)軌道比較,得出其徑向分量差異[2-3]。此外,文中還采用了均值加權(quán)來(lái)進(jìn)行軌道疊加,該方法假定3種手段的權(quán)完全一致。圖3為不同加權(quán)方法軌道經(jīng)向差異的RMS均值。

表5為基于4種加權(quán)方法得到的軌道與JPL軌道徑向分量和位置差異的RMS值。通過(guò)表5可以看出:均值加權(quán)方式要略差一些,因?yàn)樗且环N完全無(wú)先驗(yàn)信息的加權(quán);外部軌道比較加權(quán)方式最優(yōu),但是實(shí)際中這種加權(quán)方式是不可能實(shí)現(xiàn)的(基于某一軌道比較結(jié)果加權(quán),而后再與此軌道比較);SLR驗(yàn)證和重疊弧段加權(quán)方式具有相似的精度,但是SLR定軌結(jié)果與SLR定權(quán)存在相關(guān)性,因此在實(shí)際衛(wèi)星應(yīng)用中,采用重疊弧段加權(quán)形式,可以獲得比較高的軌道精度和可靠性。表5反映出基于姿態(tài)模型定軌結(jié)果,以軌道重疊評(píng)估結(jié)果進(jìn)行軌道疊加,其軌道徑向精度優(yōu)于2 cm。

圖3 不同加權(quán)方法軌道徑向差異RMS均值Fig．3 RMS of orbit radial difference by using different weighting method

表5 不同加權(quán)方法徑向和位置差異RMS統(tǒng)計(jì)表Tab．5 RMS of orbit difference by using different weighting method m

4 結(jié) 論

本文對(duì)SLR、DORIS和GPS 3種定軌手段的定軌策略與定軌精度問(wèn)題進(jìn)行了討論,首先分析Jason-2衛(wèi)星姿態(tài)模型誤差及其對(duì)衛(wèi)星精密定軌精度的影響,而后基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別采用3種手段對(duì)2009-01-21—2009-01-25的Jason-2衛(wèi)星的軌道進(jìn)行了計(jì)算,并通過(guò)JPL精密軌道比對(duì)、軌道重疊檢驗(yàn)以及SLR檢驗(yàn)3種不同的軌道評(píng)估方法對(duì)3種定軌手段定軌的精度進(jìn)行了評(píng)估,最后基于軌道評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了軌道疊加,對(duì)3種手段聯(lián)合定軌的精度進(jìn)行了分析,通過(guò)試驗(yàn)得出以下結(jié)論。

(1)基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)Jason-2衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)模型誤差評(píng)估,表明其姿態(tài)模型誤差在各方向上分別為0．93°、1．030°和0．718°,對(duì)DORIS、GPS和SLR軌道的位置影響分別為0．040 m、0．036 m和0．033 m,徑向影響分別為0．010 m、0．011 m和0．009 m。

(2)通過(guò)SLR檢驗(yàn)、軌道重疊檢驗(yàn)以及JPL精密軌道比對(duì)3種軌道評(píng)估方法表明:當(dāng)無(wú)姿態(tài)數(shù)據(jù)時(shí),基于姿態(tài)模型進(jìn)行精密定軌,DORIS定軌結(jié)果略?xún)?yōu)于SLR和GPS定軌結(jié)果;軌道重疊檢驗(yàn)和SLR驗(yàn)證體現(xiàn)出SLR定軌結(jié)果略?xún)?yōu)于GPS結(jié)果,而JPL軌道比較卻表明GPS結(jié)果略?xún)?yōu)于SLR結(jié)果。考慮到SLR驗(yàn)證和軌道重疊評(píng)估方法本身存在的缺點(diǎn),因此,在無(wú)姿態(tài)數(shù)據(jù)定軌時(shí),DORIS定軌精度與GPS精度相當(dāng),略?xún)?yōu)于GPS定軌方法,SLR定軌精度較差。

(3)軌道評(píng)估結(jié)果可為軌道疊加提供必要的信息,基于軌道重疊結(jié)果對(duì)GPS、SLR和DORIS在無(wú)姿態(tài)數(shù)據(jù)的定軌結(jié)果進(jìn)行加權(quán)生成精密軌道時(shí),可以得到比較高精度和可靠性的結(jié)果,疊加后,其軌道徑向精度優(yōu)于2 cm。

致謝:美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的C．K Shum提供Jason-2星載GPS資料,CSR研究中心John C．Ries、臺(tái)灣交通大學(xué)Cheinway Hwang及AVISO的Soudarin Laurent在衛(wèi)星定軌策略方面給予很多指導(dǎo),在此表示感謝。

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(責(zé)任編輯:陳品馨)

Assessment of Precise Orbit Determination of Jason-2 Satellite Using Different Observation Technologies

SHENG Chuanzhen1,2,3,GAN Weijun2,ZHAO Chunmei3,SUN Baoqi4,LIANG Shiming2,CHEN Weitao2,XIAO Genru5
1．The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Shijiazhuang 050081,China; 2．State Key Laboratory of Earthquake Dynamics,Institute of Geology,CEA,Beijing 100029,China;3．Institute of Geodesy and Geodynamics,Chinese Academy of Surveying and Mapping,Beijing 100039,China;4．National Time Service Center,Chinese Academy of Sciences,Xi’an 710600,China;5．Faculty of Geomatics,East China Institutes of Technology,Nanchang 344000,China

By using three different observation technologies,GPS,SLR and DORIS,the effect of attitude model error on orbit was discussed and the accuracy of orbit determination without the attitude data upon three methods,SLR validation,orbit overlap and external orbit comparison was assessed in this paper．Based on which,further analyses are made on the effect of different orbit stacking method．Taking Jason-2 for instance,after detailed discussion on the strategy of orbit determination of GPS,SLR and DORIS,the experiment by using observational data was carried out．The results show that the influence of attitude model error of Jason-2 on orbit determined by DORIS,GPS and SLR are respectively 0．040 m、0．036 m and 0．033 m．When determine the orbit without attitude data,the orbit determined by DORISis slightly better than that by GPS and SLR,while that by SLRis more or less the worse．When combining the orbits determined by GPS,DORS and SLR by using the weight based on result of orbit overlap,a better result will be got．When comparing it with JPL orbit,it shows that the radial accuracy of the former can be better than 2 centimeters．

GPS;SLR;DORIS;Jason-2;precise orbit determination

SHENG Chuanzhen(1985—),male,PhD, engineer,majors in precise orbit determination of satellite and GNSS data processing．

P228

A

1001-1595(2014)08-0796-07

2013-03-14

盛傳貞(1985—),男,博士,工程師,主要從事精密衛(wèi)星定軌及高精度GNSS數(shù)據(jù)處理。

E-mail:shengchuanzhen＠163．com

SHENG Chuanzhen,GAN Weijun,ZHAO Chunmei,et al．Assessment of Precise Orbit Determination of Jason-2 Satellite Using Different Observation Technologies[J]．Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2014,43(8):796-802．(盛傳貞,甘衛(wèi)軍,趙春梅,等．不同觀(guān)測(cè)技術(shù)的Jason-2衛(wèi)星精密定軌評(píng)估[J]．測(cè)繪學(xué)報(bào),2014,43(8):796-802．)

10．13485/j．cnki．11-2089．2014．0133

修回日期:2014-03-13