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随着空间研究和应用的不断深入,人类对卫星轨道确定的实时性、自主性以及精度要求越来越高。由于多普勒观测具有精度高、通用性好的特点,使其在航天测控领域得到了广泛应用。法国的DORIS系统通过地基多普勒测量实现了3D方向分米量级的实时定轨,该精度处于国际领先水平,对我国实现卫星的高精度实时定轨具有很好的借鉴意义。因此,本文对不同轨道高度卫星如何使用多普勒观测量实现实时轨道确定进行了探索研究,主要从以下几个方面展开:1.研究了低轨卫星多普勒测量实时定轨方法。根据多普勒测量的基本原理和低轨卫星的运动特点,分别推导了实时定轨的测量方程和状态方程。研究了基于扩展卡尔曼滤波的实时定轨方法,并对卡尔曼滤波器最优运行条件进行了讨论。以搭载DORIS接收机的HY-2A卫星为例,对多普勒测量实时定轨方法进行了仿真验证。2.分析了低轨卫星多普勒测量误差修正方法和实测数据实时定轨精度。针对实测数据中存在频偏误差、电离层误差、对流层误差和质心误差的问题,分析了各项误差的特性、修正原理以及影响量级。确定适合实测数据定轨的测量方程和状态方程,使用DORIS2.2格式的实测数据完成了HY-2A和JASON-2卫星的实时定轨分析。3.提出了中高轨卫星多普勒测量实时定轨的方法。针对DORIS系统不支持较高轨道卫星定轨的现实,顺应卫星自主定轨技术的发展趋势,研究了以MEO星座为基准的中高轨卫星单星实时自主定轨方法。使用STK建立仿真场景,分析了不同观测组合类型的星间多普勒频移特性、定轨效果,并与星间伪距测量实时定轨进行对比分析。本文研究表明,对于不同轨道高度的卫星,以多普勒频移为观测量均可以实现较高的实时定轨精度。DORIS系统对实现低轨卫星的实时定轨具有很好的优势,基于星间多普勒测量的中高轨卫星实时自主定轨技术具有一定的可行性。多普勒观测量也可以作为其他观测手段的补充和备份用于卫星的实时轨道确定。