用于世界时测量的大型高精度光纤陀螺技术研究

王 巍，冯文帅，张首刚，于海成，李 晶

（1.中国航天科技集团有限公司,北京100048;2.北京航天控制仪器研究所时代光电公司,北京100094;3.中国科学院国家授时中心,西安710600）

0 引言

在导航卫星系统中,为满足导航定位的实时性,地面主控站需提前预报导航卫星在地固系下的轨道坐标,提前注入到导航卫星存储,导航卫星不断将其广播给用户进行导航定位。地面主控站生成预测轨道时,需要对导航卫星进行精密的定轨,以实现用户导航定位的实时性与准确性[1]。此外,测绘卫星、海洋卫星需要至少分米级的定轨精度以实现高精度测绘与观测,空间飞行器的交会对接、月球以及行星探测任务均需实时进行轨道定轨的工作,保证入轨精度。

飞行器轨道所在的地心天球参考系（Geocentric Celestial Reference System,GCRS）与地面站所在的国际地球参考系（International Terrestrial Reference System,ITRS）的转换模型如下

式（1）中,Q（t）为岁差-章动矩阵, 代表天球极在GCRS中的运动；R（t）为地球自转矩阵,表示地球绕天球自转轴的自转；W（t）为极移矩阵。地球自转矩阵R（t）反映地球实际自转的信息,与世界时的准确值相关。世界时的预测精度直接影响转换模型的准确度,进而影响卫星轨道的误差[2]。

空间飞行器在进行坐标系转换时,由于使用的是地球定向参数（Earth Orientation Parameters,EOP）预报值,参数预报误差必然会影响坐标系的转换误差,进而对轨道预报结果引入误差。坐标系转换时需要使用预报参数,这会对轨道预报精度产生影响。EOP预报误差对卫星轨道预报的影响随预报时间增长而振荡变大,预报1天的世界时误差最大约0.4ms,对应的卫星轨道误差（主要为卫星轨道的切向和法向误差）约0.23m±0.18m,最大误差达1m；……