技術領域

本發明涉及天體測量、衛星導航等技術領域，特別是非合作空間目標的精確被動跟蹤技術。?

背景技術

從上個世紀50年代人造地球衛星上天開始，確定衛星的位置成為天文學家的一種基本需求。經過幾十年的努力，人類發展了多普勒觀測、光學角度觀測、距離觀測、距離變化率觀測^[1]、VLBI觀測等手段實現對衛星軌道的確定。到目前為止，距離觀測量成為實現對人造地球衛星軌道跟蹤自動化程度最好、應用最為廣泛、可靠性最高、最便于建模數據處理的一種技術手段^[2]。基于距離觀測量的衛星軌道跟蹤手段，也可分為激光測距觀測^[3，4]、轉發式距離觀測^[5，6]、反射式雷達測距觀測、單向偽距觀測及載波相位觀測^[7]等幾類。相對于激光、轉發式測距、雷達等主動測距方式而言，單向偽距和載波觀測具有實現技術成熟、運行維護成本低、完全實現自動化、全天候觀測，且可同時對多個空間目標的實現被動觀測跟蹤等優勢。?

基于載波相位觀測量的人造地球衛星精密定軌技術一般只有在導航衛星、重力衛星、偵察衛星等具有高精度定位需求的應用領域采用。載波相位觀測具有高精度的特點，但是也存在周跳、載波相位模糊度等問題，對數據處理技術要求較高。以目前最為成熟衛星導航系統數據處理、國際IGS數據處理為例，載波相位觀測數據一般僅用于平滑偽距或者在精密定軌處理中將其模糊度、周跳作為待估參數在多頻偽距載波聯合定軌方程中予以精確估計。由于GNSS導航衛星觀測受多種因素的影響載波相位數據周跳仍較頻繁，一次完整的全球GPS全星座多頻偽距載波聯合觀測資料處理往往需要精確估計成百上千個載波周跳估計參數。載波相位觀測數據從未單獨作為觀測資料獨立實現衛星精密定軌。?

隨著人類進入空間步伐的加快，空間軍事化程度不斷加深，空天作戰的戰爭形態逐漸登上人類歷史舞臺。空天作戰的核心任務包括空間目標監視、空間攻防作戰^[8]。隨著軍事航天大國空間軍事意識的不斷增強，在軌軍事目標都已經或者將要采用各種限制敵方跟蹤的技術手段。例如，美國GPS導航衛星在戰時將停止發播表民用測距碼信號，而軍用測距碼信號只有授權用戶才能使用，其他用戶將無法實現偽距觀測，無法實現導航制導，更不用說對衛星的精確跟蹤。一般情況下，對非合作軍事目標無法獲得直接的距離觀測量，也難以通過其加密的測距碼實現偽距觀測。采用其他主動觀測方式，如主動雷達測距跟蹤，一方面跟蹤目標數目受限，另一方面容易暴露跟蹤站目標，且容易造成對空目標干擾而引起外交糾紛。?

另外，我國發展衛星導航系統面臨的一個突出問題是服務需求的全球性、地面測控及運?行管理的區域性。特別是對移動衛星而言，迫切需要開發僅基于區域監測網絡的精密定軌新技術，以使得移動衛星精密定軌的技術水平解決其他例如GPS、Galileo系統水平。?

發明內容

衛星與地面必須通過無線電建立鏈路發生聯系，不管有沒有測距碼的支持，通過建立鏈路的無線電信號就有能獲得載波相位觀測資料。為此，本發明首次提出僅基于載波相位觀測資料的衛星精密定軌技術，其特點是無需發射地面信號，地面只是被動接收衛星無線電信號，可以實現對空間多個目標的隱蔽連續監視；無需空間目標無線電信號信息破譯或者測距碼授權，可以對所有衛星進行跟蹤觀測；此項技術具有高精度特點，僅基于我國本土區域監測網絡就可以獲得米級的跟蹤精度，基本可以滿足所有用戶對空間目標跟蹤精度的需求。該項技術應用于我國衛星導航系統實驗衛星，可以獲得與目前GPS系統基于全球觀測數據相一致的精密定軌精度水平。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

1)采用“O-C”方法解決跟蹤目標載波相位觀測數據周跳問題。?

載波相位觀測數據具有高精度的特點，但是由于各種原因，周跳不可避免。已有的周跳探測和修復技術主要是通過多項式擬合、高次組差、小波變換、卡爾曼濾波、抗差M估計等方法處理電離層殘差、偽距相位組合觀測量來實現的。?