Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
  • 幫助
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/29007
標題: GPS衛星軌道預測方法之研究
A Study of Orbital Prediction Method for GPS Satellites
作者: Tz-Ming Huang
黃子銘
指導教授: 王立昇
共同指導教授: 張帆人
關鍵字: GPS衛星,軌道力學,顯誤差函數,
GPS satellites,Orbital mechanics,Apparent Error Function,
出版年 : 2011
學位: 碩士
摘要: 長時間未使用的GPS接收機在開機時,因缺乏星曆資料而需時甚久方能完成首次定位。為減少開機時間,本論文利用GPS衛星軌道的估測及數值方法,使得接收機能迅速取得衛星軌道資訊,得以維持在熱開機的狀態。
由於GPS定位採用之座標系統並非慣性座標系,故須建立兩者之間的轉換,方可套用力學模型。力學計算除了地球重力效應外還需修正許多擾動項,才能進行軌道估測。
完整的力學模型配合4階Runge-Kutta數值方法解算微分方程即可進行軌道的預測,這些擾動項修正可以將預估三天之均方根誤差由數萬公尺的誤差修正到數百公尺不等的誤差。
但我們發現,這些誤差的型態相當特殊,類似一個振幅逐漸增大且週期穩定的正弦函數,且對於每顆衛星都存在類似的情形,於是本論文對於這樣的誤差進行修正,並將其稱之為顯誤差函數。顯誤差函數的成因據推測是由離心率極小的橢圓軌道之旋轉所引起,經過模擬類似真實衛星軌跡進行旋轉,亦發生類似的狀況,藉此可建立顯誤差函數的數學型態。我們利用過去8小時的星曆資料來輔助預測,決定顯誤差函數的各項參數,再透過差分的方法來確定顯誤差函數的相位。顯誤差函數對於衛星軌道的修正具有顯著的效果,可將原來未修正的均方根誤差再下修40%至80%,使得軌道的預測更加精確。
GPS receivers may not be able to provide positioning information timely because of the lack of ephemeris data if the receivers are used after being shut down for a long time. The orbital prediction and numerical method may be used to get more orbital information so that the receivers’ TTFF(Time-To-First-Fix) can be reduced i.e. the receivers can be maintained in the condition of hot start.
Since the coordinate system used in GPS positioning is not inertial, transformation between ECI frame and ECEF frame should be established. In Orbital prediction, not only the Earth’s central force but also other perturbations should be taken into account. Considering these perturbations, the RMS error can be reduced from ten of kilometers to hundreds of meters in three days by using 4-th order Runge-Kutta numerical method.
The error pattern between the actual orbit and the estimated orbit of each satellite can be approximated by a sine function with increasing amplitude and constant periods, which is named apparent error function since here. It is observed that the cause of the apparent error may be due to the rotation of elliptical orbit with extremely small eccentricity. The parameters of the apparent error function are computed based on the ephemeris data in past 8 hours. With the assistance of apparent error function, we can improve further performance of error estimation by 40% to 80%. As a result, the prediction of the satellite orbit becomes more accurate.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/29007
全文授權: 有償授權
顯示於系所單位:應用力學研究所

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-100-1.pdf
  目前未授權公開取用
8.71 MBAdobe PDF
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved