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Satellite Laser Ranging to Low Earth Orbiters: Orbit and Network Validation

Arnold, Daniel und Montenbruck, Oliver und Hackel, Stefan und Sosnica, Krzysztof (2019) Satellite Laser Ranging to Low Earth Orbiters: Orbit and Network Validation. Journal of Geodesy, 93 (11), Seiten 2315-2334. Springer. doi: 10.1007/s00190-018-1140-4. ISSN 0949-7714.

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Kurzfassung

Satellite laser ranging (SLR) to low Earth orbiters (LEOs) provides optical distance measurements with mm-to-cm-level precision. SLR residuals, i.e., differences between measured and modeled ranges, serve as a common figure of merit for the quality assessment of orbits derived by radiometric tracking techniques. We discuss relevant processing standards for the modeling of SLR observations and highlight the importance of line-of-sight-dependent range corrections for the various types of laser retroreflector arrays. A 1–3cm consistency of SLR observations and GPS-based precise orbits is demonstrated for a wide range of past and present LEO missions supported by the International Laser Ranging Service (ILRS). A Parameter estimation approach is presented to investigate systematic orbit errors and it is shown that SLR validation of LEO satellites is not only able to detect radial but also along-track and cross-track offsets. SLR residual statistics clearly depend on the employed precise orbit determination technique (kinematic vs. reduced-dynamic, float vs. fixed ambiguities) but also reveal pronounced differences in the ILRS station performance. Using the residual-based parameter estimation approach, corrections to ILRS station coordinates, range biases, and timing offsets are derived. As a result, root-mean-square residuals of 5–10mmhave been achieved over a 1-year data arc in 2016 using observations from a subset of high-performance stations and ambiguity-fixed orbits of four LEO missions. As a final contribution, we demonstrate that SLR can not only validate single-satellite Orbit solutions but also precise baseline solutions of formation flying missions such as GRACE, TanDEM-X, and Swarm.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/119956/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Satellite Laser Ranging to Low Earth Orbiters: Orbit and Network Validation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Arnold, DanielAIUBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Montenbruck, OliverDLR/GSOChttps://orcid.org/0000-0003-4783-745XNICHT SPEZIFIZIERT
Hackel, Stefanstefan.hackel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sosnica, KrzysztofWrocław Universityhttps://orcid.org/0000-0001-6181-1307NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Journal of Geodesy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:93
DOI:10.1007/s00190-018-1140-4
Seitenbereich:Seiten 2315-2334
Verlag:Springer
ISSN:0949-7714
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Precise orbit determination, Satellite laser ranging, Laser retroreflector array, GPS, Orbit and network validation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Hinterlegt von: Montenbruck, Dr.rer.nat.hab. Oliver
Hinterlegt am:22 Mai 2018 10:28
Letzte Änderung:03 Dez 2019 16:27

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