1、COMPASS-M1衛星單星定軌,雷輝 中科院國家授時中心,簡介,COMPASS-M1是一顆中軌道導航衛星，近地點高度21500km，質量2200kg，軌道傾角55.5度，飛行周期773.39分鐘，帶有激光后向反射器。 由于只有一顆導航衛星只能進行單星定軌，鐘差是影響定軌精度重要因素。,簡介,2007年8月21日至9月12日，進行了定軌試驗，將五個接收機放置在國家授時中心的五個測軌站上，各站配備銫原子鐘，而且通過衛星雙向時間比對實現時間同步。 利用國家授時中心雙向時間比對系統實現各站原子鐘與臨潼鐘的同步。精度達 0.1-0.2 ns,簡介,把本地原子鐘10M頻率信號送入接收機。授時中心計數器測

2、得接收機和本地原子鐘的鐘差。 通過調整接收機時間保證與本地鐘的鐘差小于10ns。基本不變。,觀測站分布,偽距測量模型與參數解算,忽略噪聲和各種延遲改正，偽距測量模型可簡單表示為所測衛星到接收機的幾何距離加上鐘差的修正 衛星鐘差和接收機鐘差大致都可以表示成二次多項式的形式,基于此在解算衛星軌道的同時需要解算鐘差系數 由于鐘差表現為二次多項式形式，所以在解算鐘差系數的過程中，對于每個觀測站，都需要解三個參數：一個常數、一個一次項系數以及一個二次項系數,站間鐘差,去除趨勢項后的站間鐘差（1）,去除趨勢項后的站間鐘差（2）,去除趨勢項后的站間鐘差（3）,去除趨勢項后的站間鐘差（4）,去除趨勢項后的站間

3、鐘差（5）,去掉趨勢項的站間時間同步數據仍然存在低頻的非噪聲變化。 采用的二次多項式鐘差模型無法完全模制這種變化，從而給定軌和鐘差估計帶來誤差。 站間時間同步提供很有價值的信息。,力學模型,重力場模型：采用JGM-3重力場模型，取10*10階； N體攝動：太陽、月亮的攝動； 相對論攝動； 潮汐攝動：固體潮攝動、海潮攝動； 太陽輻射壓攝動：采用基于對有效面積積分的光壓模型，光壓系數在定軌中一并解算。,測量模型,對流層延遲改正：天頂延遲使用Saastamoinen模型，映射函數使用NMF模型； 電離層延遲改正：雙頻改正； 考慮衛星、地面接收機的相位中心改正； 考慮相對論改正； 考慮固體潮等引起的臺

4、站位移。,參考系,J2000.0平赤道(x-y平面)和平春分點(x軸方向)； 站坐標系為ITRF2000； 板塊模型亦為ITRF2000； IAU76歲差； IAU1980章動模型, IERS章動改正； DE403/LE403行星歷表。,參數解算,由于實現了站間時間同步，接收機鐘差的一次項和二次項已被消除，但是各站可能存在不同的硬件延遲。所以在解算鐘差系數的過程中，對于每個觀測站，都需要解一個常數作為各站不同的硬件延遲與衛星鐘差常數項之和，然后再共同解算一個一次項系數和一個二次項系數作為衛星鐘的一次項系數和二次項系數,參數解算,除此之外還要解算的參數有：衛星的初始狀態、太陽光壓系數、經驗加速度

5、。,數據處理（相位平滑偽距定軌）,地面接收機相對于實驗衛星的觀測方程如下： 為消除一階電離層影響，采取雙頻組合：,以上兩式相減得到 在無相位周跳的時間段內，上式除了隨機噪聲誤差以外，基本保持為常數。對其在無相位周跳的時間段內進行平均，可以提高該量的精度。在探測到相位周跳后重新計算該參數值，將該值與上式右端第二項相加即可以得到相位平滑后的無電離層偽距觀測量 。,定軌結果,定軌殘差統計表,定軌殘差統計圖,軌道重疊比較,激光資料檢核,SLR定軌,自2008年12月以來有SLR觀測，選擇觀測比較多的2009年35月定軌 由于COMPASS-M1離地面2萬多km，觀測難度大，激光觀測資料少 即使激光觀測精度很高，但是由于激光觀測資料少也很難定準衛星的軌道,SLR觀測統計,SLR觀測資料全球覆蓋,SLR定軌殘差統計表（1）,SLR定軌殘差統計表（2）,SLR定軌軌道重疊比較,小結,定軌殘差RMS在0.4m0.5m之間； 軌道重疊段（每3天一次定軌，重疊長度為1天）互差小于1