臺灣博碩士論文加值系統

中華三號衛星將於2003年發射升空，在國家太空計畫室規劃下為八顆微衛星，將從事氣象遙測應用及大氣科學研究，升空後初始軌道停留高度為400公里，預計最終停留軌道高度800公里，傾角72度。整個運轉過程分為兩階段，分別為轉變期間（高度400至800公里）與最終軌道（高度800公里）。轉變期間在400與800公里高度各有一顆中華三號衛星，而在500、600和700公里高則各有兩顆中華三號衛星呈前後飛行之狀態。最終軌道時則8顆中華三號衛星皆位在800公里高均勻分布於地球上空的軌道。八顆三號衛星裝載GPS接收儀來接收大量連續且均勻分布的GPS觀測量。而這些資料可用來進行地球重力場的改善。
由於目前可能中華三號衛星計畫更改，將衛星數減為6顆並取消轉變期間，因此本研究會同時模擬中華三號衛星8顆與6顆運轉過程兩階段所接收的觀測量，以進行地球重力場球諧係數的求解。結果發現若中華三號衛星為8顆時，轉變期間之觀測量對於重力場的改善較為明顯，與現行EGM96重力場模型精度值之比較可以改善2至20階的球諧係數與部分扇諧函數，使其精度提昇2至14倍，相當於提昇原有EGM96模型的大地起伏精度4公分。若為6顆則可提昇大地起伏約3.5公分。
在結束轉變期間的運轉後，中華三號衛星於最終軌道的任務將著重於地球重力場變化的監測，若是以精度1公分的1個月8顆觀測量對扇諧函數進行監測，所求解出的值可達到 等級的正確性，而對帶諧函數的監測則僅達到 等級的正確性，若只求偶數帶諧函數則可達到 等級的正確性。而若中華三號衛星為6顆時，其結果皆比8顆結果較差，不過正確性的等級是接近的。

第一章 緒論.................................. 1
§1-1 前言................................ 1
§1-2 文獻回顧............................ 3
§1-3 中華三號衛星簡介.................... 3
§1-4 研究方法............................ 4
第二章 衛星運動理論.......................... 5
§2-1 衛星運動方程........................ 5
§2-1-1 地球引力位擾動.................. 6
§2-1-2 多體擾動........................ 7
§2-1-3 海潮............................ 8
§2-1-4 固體潮.......................... 8
§2-1-5 大氣阻力........................ 9
§2-1-6 太陽輻射壓...................... 10
§2-1-7 地球輻射壓...................... 10
§2-2 測定重力場參數原理.................. 11
§2-2-1 觀測方程式線性化.................... 13
第三章 中華三號衛星模擬觀測量之產生與
重力場球諧係數之求解................. 16
§3-1 模擬中華三號衛星觀測量.............. 16
§3-1-1 積分軌道........................ 18
§3-1-2 各種擾動力模式.................. 19
§3-1-3 模擬GPS觀測量形式............... 22
§3-1-4 模擬觀測量的產生.................... 24
§3-1-5 觀測量雜訊與地面追蹤站分布...... 25
§3-2 重力場求解與精度評估................ 25
§3-2-1 求解參數的選擇.................. 25
§3-2-2 球諧係數求解的階數.............. 26
§3-2-3 精度評估之方法.................. 27
第四章 模擬實驗............................. 30
§4-1 GEODYN II程式說明................... 30
§4-2 GEODYN II 之坐標系統與時間系統...... 31
§4-2-1 坐標系統........................ 31
§4-2-2 時間系統........................ 33
§4-3 實驗敘述............................ 34
§4-3-1 衛星軌道參數.................... 34
§4-3-2 積分軌道與模擬觀測量............ 37
§4-3-3 參數求解........................ 42
第五章 實驗結果與分析....................... 43
§5-1 靜態重力場球諧係數之求定............ 43
§5-1-1 最終軌道之分析（8顆）........... 43
§5-1-2 轉變期間之分析（8顆）........... 44
§5-1-3 中華三號衛星6顆................. 45
§5-2 特定重力場球諧係數之長時間監測...... 58
§5-3 成果分析............................ 65
第六章 結論................................. 71
參考文獻..................................... 73
附錄A 地球重力場............................ 76
附錄B 模擬measurement type 41與43之檔案..... 81
附錄C 以轉變期觀測量進行Data Reduction...... 96

林敏傑，1997。低軌衛星近似圓形軌道快速計算法，國立交通大學土木工
程學系研究所碩士論文，新竹。
胡明城、魯福，1994。現代大地測量學，測繪出版社，北京。
陳俊德，1998。以GEODYN II模擬精密軌道計算，國立交通大學土木工程
學系研究所碩士論文，新竹。
黃金維、黃立信，1999。以GEODYN II模擬中華三號衛星精密定軌，第十
八屆測量學術及應用研討會論文集，第207-218頁，宜蘭技術學
院。
陸仲達、吳曉平，1994。人造地球衛星與地球重力場，測繪出版社，北
京。
蔡山崎，1996。衛星運動方程數值解解法之分析：GPS及TOPEX/ POSEIDON
衛星個案研究，國立交通大學土木工程學系研究所碩士論文，新
竹。
劉肩吾，1997。中華三號衛星計畫簡介，中華二號、三號衛星計畫研討
會，台南。
劉佾博，1999。近即時動態法中華三號衛星星曆之測定：使用Microlab-1
資料，國立成功大學測量工程研究所碩士論文，台南。
蕭泰中，1999。中華二、三號衛星軌道測定之誤差分析，國立交通大學土
木工程學系研究所碩士論文，新竹。
Bertiger, W. I., J. T. Wu, and S. C. Wu, 1992, Gravity Field
Improvement Using Global Positioning System Data from
TOPEX/Poseidon: A Covariance Analysis, J. Geophys.
Res., Vol. 97, No. B2, pp. 1965-1971.
Boucher, C., Z. Altamimi, P. Sillard, IERS Technical Note 24,
Results and Analysis of the ITRF96, France , 1998.
Cappellari, J.O., Velez, C.E., Fuchs, A.J., 1976, Mathematical
Theory of the Goddard Trajectory Determination System,
NASA /Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD,
U.S.A.
Chao, B. F., C. W. Hwang, C. C. Liu, E. C. Pavlis, C. K. Shum,
C. L. Tseng, and M. Yang, 2000, COSMIC: Improving
Earth’s Gravity Model and Other Geodetic Application,
Terr. Atmos. Oceanic Sci., Vol. 11, No. 1, pp.365-378 .
Christodoulidis, D. C., et al., 1988, Observed Tidal Braking in
the Earth/Moon/Sun System, J. Geophys. Res., Vol. 93,
6216-6236.
Heiskanen, W. A., Moritz, H., 1967, Physical Geodesy, W. H.
Freeman and Co., San Franciso.
Hwang, C. W., M. J. Lin, 1998, Fast Intergration of Low
Orbit’s Trajectory Perturbed by Earth’s Non-
Sphericity, J. Geod., Vol. 72, pp.578-585
Kaula, W.M., 1966, Theory of Satellites Geodesy, Blaisdell
Publ. Co., London
Knocke, P. and J. C. Ries, 1987, Earth Radiation Pressure
Effects On Satellites, Center for Space Research,
Univ. of Texas, Tech Memo 86-01.
Leick, A., 1995, GPS Satellite Surveying, 2nd ed., John Wiley &
Sons, New York.
Lemoine, F. G. et al., 1998, New High-Resolution Model
Developed for Earth’s Gravity Field, EOS, Trans.
Amer. Geophy. Union, Vol. 79, pp. 113-118.
Lemoine, F. G. et al., 1998, The Development of the Joint NASA
GSFC and the National Imagery and Mapping Agency
(NIMA) Geopotential Model EGM96, NASA/Goddard Space
Flight Center, Greenbelt, MD, U.S.A.
McCarthy, J. J. et al. 1993, GEODYN II System Operation Manual,
Vols.1-5, NASA/Goddard Space Flight Center,
Greenbelt, MD, U.S.A.
Reigber, 1989. Gravity Field Recovery from Satellite Tracking
Data, Lecture Notes in Earth Sciences, Vol. 25,
Springer , Berlin
Seeber, G., 1993, Satellite Geodesy, Walter de Gruyter, Berlin,
New York.
Torge, W., 1991, Geodesy, 2nd. Ed., Walter de Gruyter, Berlin,
New York.
Yang , M.,1995, New GPS Measurement Modeling Techniques of
Orbit Determination and Precise Kinematic
Positioning, Report No. 431, Department of Geodetic
Science and Surveying, The Ohio State University,
Columbus, OH, U.S.A.