重力场模型对Swarm卫星简化动力学定轨的影响

王正涛，张兵兵

（1.武汉大学 测绘学院，湖北 武汉 430079）

重力场模型对Swarm卫星简化动力学定轨的影响

王正涛1，张兵兵1

（1.武汉大学 测绘学院，湖北 武汉 430079）

利用简化动力学定轨的方法，联合Swarm星载GPS观测数据和简化的动力学模型，在确定性运动方程中引入优选的伪随机脉冲参数，实现了Swarm卫星的精密定轨；并详细分析了JGM3、EGM96、EGM2008以及EIGEN-6C4地球重力场模型对Swarm卫星简化动力学定轨精度的影响。实验结果表明，高于40阶次的JGM3、EGM96、EGM2008以及EIGEN-6C4重力场模型均可使Swarm卫星单天解定轨精度优于8 cm，EGM2008与EIGEN-6C4解算的定轨精度优于JGM3和EGM96。

Swarm；重力场模型；简化动力学法；定轨精度

为了更加深入地研究和探索地球磁场，欧空局（ESA）于2013年11月22日成功发射3颗极轨卫星[1]，其中Swarm-A与Swarm-C在480 km的轨道高度上平行飞行，Swarm-B在530 km的轨道高度上高速飞行。为了监测地磁场的变化，3颗Swarm卫星上装载了矢量磁力仪和绝对标量磁力仪，其中热离子成像仪和朗缪尔探针可用于监测地球电场信息，星载加速度仪可测量Swarm卫星非保守加速度，用于获取热层密度与风速[2]，星载GPS接收机观测数据用于Swarm卫星精密定轨，激光测距（SLR）用于检验星载GPS定轨结果[3]。

近年来，星载GPS技术的飞速发展使得低轨卫星精密定轨成为现实，其中利用星载GPS双频观测值对低轨卫星进行精密定轨是目前最主要的方法之一[4]。简化动力学精密定轨方法的快速发展得益于大量实时星载GPS观测数据的出现[5-6]。它综合考虑了星载GPS观测值提供的几何信息和作用在低轨卫星上的动力学信息，在卫星确定性方程中引入了优选的伪随机脉冲参数，通过该参数来吸收未被模型化的误差和动力学模型误差，从而获取低轨卫星准确的位置信息。……