电子科技大学博士学位论文SAR卫星姿态测量技术姓名：田增山申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：黄顺吉2001.11.1电子科技大学博士论文摘要L三基线四天线GPS姿态测量系统可以成功地实现载SAR卫星的姿态测量，满足姿态测量精度和实时性要求。运用矢量法，结合载SAR卫星的姿态运动方程推导出姿态运动对星载SAR的多普勒参数影响比卫星的轨道运动的影响要大得多，从而使得载SAR卫星的姿态测量和姿态控制更为重要。利用最小二乘法和直接法都可以求解载SAR卫星的姿态，同时可以获得姿态测量精度和基线的长度、基线的布局以及相对定位精度之间的关系；直接法仅利用单基线的坐标值，而最小二乘法要利用所有的天线信息和协方差信息，相对而言最小二乘法求解的姿态解精度更高。在使用GPS进行载SAR卫星的姿态测量过程中，如何有效地提高相对定位精度以保证姿态测量精度是研究的一个重要方面。利用双差法可以消除除多径效应和热噪声以外的大部分误差，如电离层、对流层、钟差等公共误差。通过多径效应模型的分析，确定码延迟和载波相位延迟同卫星仰角及多径反射体高度之间的关系，同时建立了载波相位跟踪误差和多径信号延迟之间的关系。利用多径信号的空域相关性，研究了利用多天线系统消除多径的影响。周跳的检测是高动态卫星利用GPS系统进行定位或姿态测量的关键因素，利用双频电离层残差可以有效地实现周跳检测。整周模糊度求解地实时性和准确性是姿态求解的单历元和高精度的前提和保证，利用宽波伪码确定的整周模糊度作为先验信息可以缩小整周模糊度的搜寻空间，加快整周模糊度的搜寻速度。借助于先验信息和先验信息的协方差以及有效的判别准则，利用最小二乘法可以实时地得到整周模糊度的精确解。在姿态求解过程中，最大限度的使用自身和相关信息可以得到单历元的姿态解，同时可以提高解的精度／本文从载SAR卫星的动力学方程入手，进行姿态角、姿态角速度、姿态角加速度的线性预测，利用泰勒展开对矢量方程和GPS宽波载波相位双差姿态观测方程进行变形，再利用最小均方误差算法求取姿态角、姿态角速度、姿态角加速度的增量，从而获取姿态解的最终解。在求解过程哼，对姿态矩阵进j亍奇异值分解增加了算法的稳定性，提高测量精度。关键蕾一J：载SAR卫星GPS姿态测量系统整周模糊度宽波载波相位宽波伪码辅助最小二乘法奇异值分解最小均方误差屯子科技大学博士论文ABSTRACTTheSAP．satelliteattitudeissuccessfullycarriedoutbymeansofGPSattitudemeasuresystemswhichincludesthreeshortbaselinesorfourGPSantennae．Itprovidestherealtimeandhighaccuracyresults．Byvectormethodandthedynamicsandkinematicsequation，thethreesatelliteattitudeangle(roll、pitch、yaw)influencesOnDopplerparameterofspacebomeSARmoreseverethanthesatelliteorbitsimposedisintroduced．Asaresult,theSARsatelliteattitudemeasureandcontrolismoreimportant．AdirectcomputationmethodandaleastsquaresprocedureforattitudeestimationofSARsatellitearegiven．Simultaneitytherelationbetweenattitudeestimationaccuracyandbaselineslengthisadvanced，SObetweenattitudeestimationaccuracyandantennaeconfiguration．Therelationbetweenattitudeestimationaccuracyandpositionrelativeerroralsoisgotten．Thedirectcomputationmethodonlyutilizestheinformationofsinglebaseline，buttheleastsquaresproceduremakesuseofeveryantennainformation．Relativelytheattitudeestimationbyleastsquaresprocedureisbetter．IncourseofachievingtheSARsatelliteattitudeestimation，theke)’forensuringtheattitudeestimationaccuracyishowtoimprovetherelativepositionaccuracy—Mostofthecommonerrorincludingionosphereerror,troposphereerror,timeerrorarcremovedButthemultipatherrorandnoiseofreceivercan’tberemoved．Byfoundingthemodelofmultipath，wegettherelationbetweencodedelayandGPSsatelliteelevation，betweencodedelayandmultipathreflectorheight，betweencarriedphasedelayandGPS...
