基于星载GPS的CHAMP精密简动力定轨*秦建1，郭金运1,2,3*，孔巧丽1,2,3，李国伟11:山东科技大学测绘学院，青岛2665102:中国科学院动力大地测量学重点实验室，武汉4300773:海岛（礁）测绘技术国家测绘局重点实验室，青岛266510摘要：定轨是地球探测卫星任务顺利执行的关键。星载GPS技术提供了大量、连续的高低卫星跟踪观测，为低轨卫星精密定轨提供了技术支撑。为了确定CHAMP卫星的轨道，利用CHAMP卫星星载GPS数据，运用零差简动力法（zero-differencereduced-dynamicmethod），给出了精密定轨流程。利用实际数据进行了精密定轨实验，结果与GFZ公布的CHAMP卫星快速轨道（RSO）进行对比，并分析在XYZ方向上的差异，三个方向的均方根值分别为：0.053m、0.054m、0.050m。由此结果来看，求解轨道可以达到厘米量级。关键词：简化动力学；均方差；CHAMP；星载GPS技术：PreciseOrbitDeterminationofCHAMPwithReduced-dynamicMethodBasedonSatellite-borneGPSTechniqueQin激an1，Guo激nyun1,2,3*，KongQiaoli1,2,3，LiGuowei11:CollegeofGeodesyandGeomatics,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266510,China2:KeyLaboratoryofDynamicalGeodesyofCAS,Wuhan430077,China3:KeyLaboratoryofSurveyingandMappingTechnologyonIslandandReefofSBSM,Qingdao266510,ChinaAbstract：Agreatdealofcontinuoushigh-lowsatellite-to-satellitetracking(SST)observationscanbecollectedwiththesatellite-borneGPStechnique,whichcanbeusedtopreciselydetermineorbitsoflow-earth-orbitsatellites.InordertodeterminetheorbitofCHAMP,Bernese5.0isusedinthezero-differencereduced-dynamicmethodtocomputetheday’sorbit。TheRMSdifferenceinX,Y,ZdirectionsbetweentheGFZrapidscienceorbitare0.053,0.054,and0.050m,respectively.Ingeneral,theaccuracyofthecomputedorbitisatcentimeterlevel.Theprecisionisgood.Keywords:Reduced-dynamicmethod;RMS;CHAMP;Satellite-borneGPStechnique0引言卫星定轨是卫星任务顺利完成的关键。CHAMP(ChallengingMinisatellitePayload)是用于地球科学、大气研究及其应用的德国小卫星[1]，CHAMP装载有BlackJack型GPS接收机、SLR反射棱镜和STAR加速度计等星载设备，前两个主要用于卫星精密定轨，加速度计用于测量非保守力摄动[1,2]。CHAMP的主要任务就是确定地球磁场和重力场及其随时间变化，利用掩星技术研究大气[wwgfz-potsdam.de/pb1/op/champ/]。因此，卫星精密定轨关系到CHAMP卫星任务的顺利执行。在20世纪80年代，GPS接收机就安装在卫星上，测试其定轨可行性和定轨能力。LANDSAT5是第一个装载有GPS接收机的卫星，只能接收伪距观测量，定轨精度不高，但证明了星载GPS的定轨可行性*项目资助：国家自然科学基金（40974004和40974016），中国科学院动力大地测量学实验室基金（L09-01），海岛（礁）测绘技术国家测绘局重点实验室基金（2009A02）和山东科技大学科研创新团队计划。*第一作者：秦建（1986-），硕士研究生，主要从事卫星定轨研究。E-mail:qin_激an1@126*通讯作者：郭金运（1969-），博士，教授，博士生导师，主要从事空间大地测量、海洋测绘和天文地球动力学等研究，E-mail:激nyunguo1@126[3]。TOPEX/Poseidon开辟了星载GPS进行精密定轨的先河，定轨径向精度达到了4cm[4]。现在星载GPS已经成为低轨卫星精密定轨的重要技术[5]，CHAMP、SAC-C、JASON-1、GRACE、COSMIC、ICESat、Jason-2、GOCE等测地卫星都安装有星载GPS接收机。目前国内外很多学者针对CHAMP卫星进行了精密定轨研究工作。Svehla等利用几何法、动力法对CHAMP卫星进行各种方案的精密定轨研究，使用双差法可以达到4-5个厘米的精度，使用几何法定轨可以达到5-6厘米的精度[6]。刘经南等研究了CHAMP卫星定轨的精密单点定位方法（PPP），与美国JPL定轨结果比较，精度为0.48m[7]。武汉大学开发了PANDA软件，根据动力学原理，对IGS跟踪站、CHAMP和GPS卫星联合处理，与德国GFZ定轨结果比较，定轨精度达到0.112m[8]。韩保民基于Bernese静态处理软件，编制了星载GPS绝对定轨，伪距相对定轨和载波...