同步轨道共位卫星位置确定技术
2．2 共位卫星相对位置测量精度分析
甚长基线干涉测量(VLBI)系统是目前测量精度最高的测量系统，采用甚长基线干涉测量系统，同波束干涉测量精度经过分析可达36 prad，满足同步轨道共位卫星相对位置精度需求。但VLBI测量需要远程传输，不能实时处理，并且安排观测比较困难。这里采用CEI系统分析同步轨道共位卫星相对位置的测量精度。
文献对深空探测SBI测量差分相对距离误差进行了详尽的分析。误差源包括太阳等离子体、电离层、对流层等引起的传输时延误差，系统噪声、相位漂移、航天器晶振漂移、未校准群时延或时钟偏差引起的地面站测量误差，基线误差引起的测量误差。同步轨道卫星是近地卫星，金星、火星等太阳行星旁航天器目标不同，它受太阳等离子体影响很小，可以或略不计。
同步轨道卫星是高轨卫星，离地面约36 000 km，CEI测量的各个测量站对卫星观测的仰角都很高，这里分析取测量站仰角为45°。并不是所有同步轨道卫星都采用双频传输，这里分析取C频段单频进行分析，天线口径10 m，积分时间1 s。单频电离层影响较大，可以通过CPS长期观测同步轨道共位卫星方向的电离层影响。通过GPS观测，C频段天顶方向电离层影响可以降低到30 mm以下。对流层和频率没有关系，可以采用GPS掩星观测，对流层天顶方向影响可以降低到40 mm以下。如果采用微波辐射计校准，精度更高。根据上述条件，采用文献的分析方法，同步轨道共位卫星SBI测量差分相对距离误差表1所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/193323.htm
两目标相对位置可以通过式(9)分别计算出两个目标的位置，对其作差，获得其相对位置。对相对位置中距离、方向余弦角等变量求偏导。假设各个方向余弦误差相同，通过化简计算得到相对位置误差为
其中，xAB，yAB，zAB是A、B两个航天器x，y，z位置坐标差。假设单站测距精度系统误差为2 m，随机误差δR为1 m。由于系统差可以在定轨过程中扣除，这里计算精度按照随机测距误差计算。δRAB=δRA-δRB，δRA和δRB为测站测量航天器A和航天器的距离随机差。RA为测站到航天器A的距离，△R为测站到航天器A距离和航天器B距离的差，δαAB为SBI方向余弦角误差，δα为系统测量单个目标的方向余弦角误差。
根据前面分析，基线100 km，方向余弦角45°，δα取300 nrad，δαAB为3．6 nrad。取RA为50 000 km，△R300 m，取值300m。通过CEI系统进行SBI测量，相对位置误差约为1．5 m。对于10 km的基线，误差最大放大10倍，相对位置也可达15 m。
3 结束语
同步轨道卫星用途广泛，“多星共位”可以解决同步轨道卫星日益增长的需要。通过分析可以看出，采用CEI系统进行同步轨道共位卫星位置确定，100 km的基线，采用GPS校正绝对位置定位精度50 m。采用SBI技术测量它们间的相对位置，相对位置定位精度可以达到m级。要达到同样的测量精度，传统的测距、多普勒跟踪测量需要几个小时甚至几天的时间。而采用测距和连接端站干涉测量相结合，航天器三维位置可以在直接测定，能够满足同步轨道共位卫星高精度测量的要求。
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