智慧技術開啟衛星導航新未來

一項最新研究揭示了利用全球導航衛星系統（GNSS）觀測和衛星間測距技術，來提升低地球軌道（LEO）大型衛星星座軌道確定（OD）的先進方法。這些創新技術有望大幅提高衛星通訊、遙感探測和導航增強所需的精確度和計算效率。

低地球軌道大型衛星星座在現代衛星通訊、遙感探測和導航系統中扮演著至關重要的角色。然而，由於衛星數量龐大且需要長時間的高精度資料，追蹤這些衛星的軌道成為一項重大挑戰。

地面追蹤站處理如此龐大的星座能力有限，而太空中的全球導航衛星系統接收器則提供了一個有前景的解決方案。然而，現有方法在計算效率和精確度方面仍存在不足，因此需要開發更先進的技術。

2025年2月10日，由西安測繪研究所和國家空間資料重點實驗室發表在《衛星導航》期刊上的研究，提出了針對大型低地球軌道衛星星座的逐步自主軌道確定方法。該研究結合GNSS觀測和衛星間測距，顯著提升了軌道確定的精確度和效率，這是衛星功能中不可或缺的一部分。

研究提出了三種開創性的自主軌道確定策略。第一種方法整合GNSS資料與衛星間鏈路（ISL）測距，以精確調整軌道引數。第二種方法利用ISL測距作為約束條件，在不增加計算負擔的情況下提高精確度。第三種策略則動態調整軌道預測的協方差矩陣，解決由異常動態模型資訊引起的誤差。

這些方法首先透過太空中的GNSS觀測進行初始軌道引數估計，然後利用ISL測距資料進行精確調整。其中，自適應方法透過基於自適應因子調整協方差矩陣，有效控制動態模型誤差，表現尤為突出。

模擬結果顯示，當結合動態模型與ISL測距時，位置估計的均方根誤差（RMSE）可降至11.34公分。此外，能夠並行處理單顆衛星的估計過程，減少了計算負擔，為管理大型星座提供了可擴充套件的解決方案。

衛星導航領域的權威專家、該研究的作者之一楊元熙博士表示：「我們的逐步自主軌道確定方法為大型低地球軌道衛星星座面臨的計算和精確度挑戰提供了實用解決方案。透過整合GNSS觀測和ISL測距，我們實現了更高的精確度和效率，為更穩健的衛星運作鋪平了道路。」

這項研究的影響深遠。改進後的軌道確定技術提供了一個可擴充套件的解決方案，將提升大型低地球軌道衛星星座的運作效率，確保更精確的衛星通訊、遙感探測和導航增強。隨著衛星星座規模和複雜性的增加，這些方法為維持精確的軌道控制提供了可靠的框架，開啟了全球導航、環境監測等領域的無限潛力。