Оценка погрешности определения орбиты низкоорбитального спутника и градиентов гравитационного потенциала по измерениям навигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем

Дмитрий Игоревич Погуляев1*,
Владислав Павлович Лопатин2

1, 2 ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
1 pdi@vniiftri.ru (*корреспондирующий автор), SPIN-код: 4484-2547, ORCID: 0009-0002-3182-1947
2 lopatin@vniiftri.ru, SPIN-код: 2452-4255, ORCID: 0000-0001-7591-8877

«Альманах современной метрологии» № 1 (45) 2026, стр. 51–62

The page of the article in English

Научная статья

УДК 629.7.05, 629.783

Аннотация. В статье рассматриваются методы определения орбиты низко­орбитального космического аппарата — кинематический и динамический. Кине­ма­тический метод чувствителен к ошибочным измерениям и непрерывности данных измерений по коду и фазе несущей. В динамическом методе отсутствие данных измерений устраняется за счёт усреднения измерений на определённом интервале времени, однако из-за недостатка информации о модели движения космического аппарата динамические решения расходятся. Для апробации метода предложена схема ис­пытаний с использованием имитатора сигналов глобальных навигацион­ных спут­никовых систем (ГНСС), позволяющего воспроизводить орбитальное движение космического аппарата с заданными параметрами, включая моделирование гра­витационного поля Зем­ли. Проведён численный анализ влияния высших гармоник гра­ви­тационного потенциала на точность определения орбиты. Для достижения требуемой точ­ности в 2–5 см по высоте необходимо использовать модель грави­тационного поля как минимум до 70-го порядка. Применение имитаторов сигналов ГНСС явля­ется экономически эффективным способом моделирования орбитального сценария полёта.

Ключевые слова: космический аппарат, высокоточная орбита, навигационная аппаратура потребителей, гравитационный потенциал, имитатор сигналов ГНСС, динамический метод, невязка координат

Для цитирования: Погуляев Д.И., Лопатин В.П. Оценка погрешности определения орбиты низкоорбитального спутника и градиентов гравитационного потенциала по измерениям на­вигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем // Альманах современной метрологии. 2026. № 1 (45). С. 51–62.

© Погуляев Д.И., Лопатин В.П., 2026

Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российско­го научного фонда в рамках научного проекта № 23-67-10007, https://rscf.ru/project/23-67-10007/.
Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку статьи.
Конфликт интересов. Авторы заявляют, что у них нет потенциального конфликта интересов в связи с исследованием, представленным в данной статье.

Список источников

1. König R., Michalak G., Neumayer K.H., Schmidt R., Sheng Yuan Zhu, Meixner H., Reigber Ch. Recent developments in CHAMP orbit determination at GFZ // Earth Observation with CHAMP. Results from Three Years in Orbit / Ch. Reigber, H. Lühr, Schwintzer, J. Wickert (eds). Berlin: Springer, 2005. P. 65–70.

2. Beutler G. Methods of Celestial Mechanics. V. I: Physical, Mathematical, and Nume­rical Principles. Berlin: Springer, 2005. 466 p.

3. Воронецкий С.В., Зайчиков А.В., Фурсов А.А. Определение высокоточных па­раметров движения низкоорбитальных космических аппаратов по измерениям бортового ГНСС-приёмника. Методы, технологии, результаты и перспективы // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и тех­нологий). 2019. Т. 24. № 3. С. 17–25. EDN: DQTENU. http://doi.org/10.33764/2411-1759-2019-24-3-17-25.

4. Saunier J. The DORIS network: Advances achieved in the last fifteen years // Ad­van­ces in Space Research. 2023. V. 72. № 1. P. 3–22. http://doi.org/10.1016/j.asr.2022.07.016.

5. Rodríguez J.C., Appleby G.M. Satellite Laser Ranging // Handbook of Laser Tech­nology and Applications. V. 4: Laser Applications. Medical, Metrology and Communi­cation / Chunlei Guo, Chandra Subhash Singh (eds). 2nd edition. 2021. P. 181–198. https://doi.org/10.1201/9781003130123-12.

6. Wu S.C., Yunck Th.P., Thornton C.L. Reduced-dynamic technique for precise orbit determination of Low Earth Satellites // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1991. V. 14. № 1. P. 24–30. http://doi.org/10.2514/3.20600.

7. Swatschina P. Dynamic and Reduced-Dynamic Precise Orbit Determination of Sa­tellites in Low Earth Orbits. Vienna: Department of Geodesy and Geoinformation of the Vienna University of Technology, 2012. V. 89. 157 p.

8. Gill E., Montenbruck O. Comparison of GPS-based orbit determination strategies // Proceedings of the 18th International Symposium on Space Flight Dynamics (ESA SP-548). 2004, 11–15 October, Munich, Germany. 169 p.

9. Montenbruck O., Helleputte T. van, Kroes R., Gill E. Reduced dynamic orbit deter­mination using GPS code and carrier measurements // Aerospace Science and Tech­nology. 2005. V. 9. № 3. P. 261–271. https://doi.org/10.1016/j.ast.2005.01.003.

10. Аксенов Е.П. Теория движения искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1977. С. 360.

11. Дубошин Г.Н. Небесная механика. Методы теории движения искусcтвенных не­бесных тел. М.: Наука, 1983. С. 352.

Статья поступила в редакцию 24.11.2025; одобрена после рецензирования 28.11.2025; принята к публикации 01.12.2025.

Статья в полном объеме доступна в печатном номере журнала и в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.

Предыдущая статья ……. Содержание ……. Следующая статья