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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 王立昇 | |
dc.contributor.author | Tz-Ming Huang | en |
dc.contributor.author | 黃子銘 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-13T00:34:32Z | - |
dc.date.available | 2016-09-20 | |
dc.date.copyright | 2011-09-20 | |
dc.date.issued | 2011 | |
dc.date.submitted | 2011-08-04 | |
dc.identifier.citation | [1]許廷安,”GPS衛星之軌道預測” 國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,2010年七月。
[2]周家麟、洪宇能、洪進福與何業勤,”輔助型全球衛星定位服務系統設計與應用介紹” TANET2007臺灣網際網路研討會論文集〔一〕, 2007 [3]蔡孟倫,”未來全球導航衛星系統於台灣區域效能分析”,國立成功大學測量及空間資訊學系碩士論文,2008年六月。 [4]B. Eissfeller, G. Ameres, V. Kropp, and D. Sanroma, “Performance of GPS, GLONASS and Galileo,” Eissfeller et al., p. 185-199, 2007. [5]Pratap Misra, Per Enge,” GLOBAL POSITIONING SYSTEM:Signal , Measurements , and Performance ,” Ganga-Jamuna Press , 2001. [6]江明益,”無人節能載具之設計與製作” 國立台灣大學應用力學研究所碩士論文,2008年七月。 [7]莊智清、黃國興,”電子導航”,全華科技圖書股份有限公司,2001年。 [8]IERS : http://www.iers.org/ [9]林家和,”延長GPS衛星星曆可用時間之演算法設計”,國立海洋大學通訊 與導航工程學系碩士論,2009年七月。 [10]Guochang Xu, “GPS Theory, Algorithms and Application, Second Edition,” Springer Verlag , June 2007. [11]NGA : http://earth-info.nga.mil/ [12]IGS : http://igscb.jpl.nasa.gov/ [13]ICGEM : http://icgem.gfz-potsdam.de/ICGEM/ICGEM.html [14]ICD-GLONASS (2008). GLONASS Interface Control Document (Rev. 1995). Coordinational Scientific Information Center Russian Space Forces, Moscow. English Translation of Russian Document. [15]David G. Simpson, “An Alternative Lunar Ephemeris Model for on-board Flight Software Use , “Flight Mechanics Symposium, NASA GSFC, 1999 [16]JPL: http://www.jpl.nasa.gov/ [17]Robert Wolf, “Satellite Orbit and Ephemeris Determination using Inter Satellite Links,” Universitat der Bundeswehr Munchen, Doctoral Dissertation, 2000. [18]Richard L. Burden & J. Douglas Faires, “Numerical Analysis, 8th edition,” Thomson Brooks/Cole Publishing Co., 2005. [19]Willian E. Wiesel, “Spaceflight Dynamics,” McGraw-Hill, 1996. [20]Robert Wolf, “Satellite Orbit and Ephemeris Determination using Inter Satellite Links,” Universitat der Bundeswehr Munchen, Doctoral Dissertation, 2000. [21]Jean Meeus, “Astronomical Algorithms,” Willmann-Bell, Inc., 1991. [22]David A.Vallado, ”Fundamentals of Astrodynamics and Application,” The McGRAW-Hill Companies, Inc.,1997. [23]B.Hofmann-Wellenhof, H.Lichtenegger, and J.Collins, ”GPS Theory and Practice, Second Edition,” Springer Verlag, 1993. [24]陳韋佑,”以希爾伯特-黃轉換法為GPS接收機抑制調頻干擾” 國立台灣大學電機工程研究所碩士論文,2007年七月。 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/29007 | - |
dc.description.abstract | 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。 | zh_TW |
dc.description.abstract | 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. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T00:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-100-R98543082-1.pdf: 8914248 bytes, checksum: 7f1f42f8dbb32edf7ffa5c71d210fe77 (MD5) Previous issue date: 2011 | en |
dc.description.tableofcontents | 致謝…………………………………………………………….…………………….I
摘要……………………………………………………………...……….…………II Abstract………………………………………………………….......…………….…III 目錄…………………………..………………………………………...……………IV 圖目錄……………………………………………………………………….……….VI 表目錄……………………………………………………………...……....………IX 第一章 緒論………………………………………………………………....……....1 1.1 研究動機……………………………………………………………...……..1 1.2 研究方法簡介…………………………………………………………….....2 1.3 論文架構…………………………………………………………………….3 第二章 GPS簡介……………………………………………………………………5 2.1 全球衛星定位系統架構…………………………………………………….5 2.2 時間系統…………………………………………………………………….8 2.2.1 太陽時(Solar Time) ……………………………………………….…8 2.2.2 恆星時(Sidereal Time) ………………………………………………8 2.2.3 世界時間(Universal Time, UT) ……………………………………..8 2.2.4 原子時(Atomic Time) ……………………………………………….9 2.2.5 時間紀元(Time Epoch) ……………………………………….…..…9 2.3座標系統……………………………………………………………………10 2.3.1 地心慣性座標系統(Earth-Centered Inertial, ECI) ………………10 2.3.2 地心地固座標系統(Earth-Centered Earth Fixed, ECEF) …………10 2.4 座標轉換…………………………………………………………………...12 2.4.1 進動(Precession) ………………………………………………...…13 2.4.2 章動(Nutation) …………………………………………………..…15 2.4.3 地球自轉(Earth Rotation) ……………………………………….…16 2.4.4 極動(Polar Motion) ……………………………………………...…17 2.5 星歷資料(Ephemeris) ……………………………………………………..19 2.6 GPS衛星的發展與規格……………………………………………………22 第三章 繞地衛星之軌道力學及擾動項…………………………………………..25 3.1 克卜勒運動方程(Kepler’s Equation) ……………………………………..25 3.2 地球非正球體之擾動項(Non-spherical Earth) …………………………...31 3.3 太陽與月球重力之擾動項(Solar and Lunar Gravitational Effect) ……….34 3.3.1 多體運動……………………………………………………………34 3.3.2 太陽重力擾動項……………………………………………………36 3.3.3月球位置演算法. …………………………………………………...38 3.4 太陽輻射壓擾動項(Solar Radiation Pressure) ……………………………40 3.5 固體潮擾動項(Solid Earth Tide Effect) …………………………………..42 第四章 衛星軌道計算……………………………………………………………..43 4.1 數值方法…………………………………………………………………..43 4.2 初步計算結果……………………………………………………………...47 4.3 顯誤差函數………………………………………………..………………55 4.4 顯誤差函數成因推測……………………………………………………...56 4.5 誤差修正方法……………………………………………………………...62 4.6 修正結果分析……………………………………………………………...64 4.7 計算結果綜合比較………………………………………………………...83 第五章 結論與未來工作……………………………………………………………85 參考文獻…………………………………………………………………………..…87 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | GPS衛星軌道預測方法之研究 | zh_TW |
dc.title | A Study of Orbital Prediction Method for GPS Satellites | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 99-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.coadvisor | 張帆人 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 王伯群,王和盛,張家歐 | |
dc.subject.keyword | GPS衛星,軌道力學,顯誤差函數, | zh_TW |
dc.subject.keyword | GPS satellites,Orbital mechanics,Apparent Error Function, | en |
dc.relation.page | 88 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2011-08-04 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 應用力學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 應用力學研究所 |
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