原文發表于 《科技導報》2025年第11期科技新聞-卓越亮點

星載自主定軌新方法助力巨星座衛星精準導航

巨星座衛星自主定軌示意

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衛星軌道的精密確定，是確保巨星座實現任務目標的關鍵環節。然而，傳統依賴地面處理的衛星定軌方法難以滿足巨星座衛星實時高精度定軌及測控運行需求。實現星載自主定軌，即利用星載全球導航衛星系統（GNSS）接收機觀測和少量星間測量數據，通過星載自主處理器確定軌道，成為巨星座衛星精密定軌領域的重要發展趨勢。當前利用GNSS結合星間鏈路的定軌策略雖然具備一定優勢，但由于計算量大且對星載處理能力要求較高，難以直接工程化應用。如何在維持定軌高精度的同時減少星載處理負荷，成為理論和工程實現上的雙重挑戰。

針對這一難題，空間基準全國重點實驗室楊元喜團隊持續開展高精度星間鏈路支持精密定軌技術研究，提出了一系列創新的分步自主定軌方法，包括基于星載GNSS與部分星間距離觀測的分步動力學定軌、分布自適應定軌以及在高精度星間測距約束下的分步GNSS自主定軌方法。研究團隊嚴密推導了相應的參數估計模型，并通過理論分析與仿真驗證，發現分步定軌結果與整體處理結果基本一致。研究進一步表明，增加少量的星間測距數據可以顯著提升GNSS定軌精度與穩定性；尤其當星間測距精度達到厘米級甚至更高時，測距觀測作為約束信息幾乎不會降低定軌精度，但是顯著減少定軌計算工作量。此外，分布自適應定軌方法可有效減少軌道動力學模型誤差對軌道參數估計的負面影響。

該研究提出的分步自主定軌理論與方法，有效實現了星載GNSS與星間鏈路數據的獨立高效處理，極大減輕了衛星星載精密定軌的計算負荷，為巨型衛星星座高精度實時自主定軌的工程實現提供了重要理論支持，將在低軌衛星導航及其他星座管理領域發揮關鍵作用。

（來源于中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊：

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