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A Long-Term Broadcast Ephemeris Model for Extended Operation of GNSS Satellites

Montenbruck, Oliver und Steigenberger, Peter und Aicher, Moritz (2020) A Long-Term Broadcast Ephemeris Model for Extended Operation of GNSS Satellites. Navigation, Journal of the Institute of Navigation, 68 (1), Seiten 199-215. Wiley. doi: 10.1002/navi.404. ISSN 0028-1522.

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Kurzfassung

GNSS positioning relies on orbit and clock information, which is predicted on ground and transmitted by the individual satellites as part of their broadcast navigation message. The predictions are typically refreshed at least once per day and partitioned into short-arc ephemeris data sets covering a representative validity period of 0.5-4 h. For an increased autonomy of either the space or user segment, the capability to predict a GNSS satellite orbit over extended periods of up to two weeks is studied. A tailored force model for numerical orbit propagation is proposed that offers high accuracy but can still be used in real-time environments. Aside from Earth-orientation parameters, six state vector components and three empirical solar radiation pressure parameters are employed for each satellite and adjusted to past orbits. Using the Galileo constellation with its high-grade hydrogen maser clocks as an example, global average signal-in-space range errors of less than 25 m RMS and 3D position errors of less than about 50 m are demonstrated after two week predictions in 95% of all test cases over a half-year period. The autonomous orbit prediction model thus enables adequate quality for a rapid first fix or contingency navigation in case of lacking ground segment updates.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139980/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Long-Term Broadcast Ephemeris Model for Extended Operation of GNSS Satellites
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Montenbruck, OliverDLR/GSOChttps://orcid.org/0000-0003-4783-745XNICHT SPEZIFIZIERT
Steigenberger, PeterDLR/GSOChttps://orcid.org/0000-0003-1905-6699148017413
Aicher, MoritzMoritz.Aicher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2150-713XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Dezember 2020
Erschienen in:Navigation, Journal of the Institute of Navigation
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:68
DOI:10.1002/navi.404
Seitenbereich:Seiten 199-215
Verlag:Wiley
ISSN:0028-1522
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Orbit prediction, Broadcast ephemeris, Force model, GNSS, SISRE, Earth orientation parameters, Autonomy
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining
Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Raumflugtechnologie
Hinterlegt von: Montenbruck, Dr.rer.nat.hab. Oliver
Hinterlegt am:04 Jan 2021 09:16
Letzte Änderung:04 Dez 2023 12:15

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