研究领域一：低轨航天器精密定轨

低地球轨道是人类航天最频繁使用的卫星轨道。为实现研究目标，地球科学、对地遥感、气象研究等卫星或星座往往需要尽可能好的轨道，提出了高精度绝对和相对精密定轨的需求。利用星载GPS/北斗技术，可实现绝对定轨1-2厘米级、相对定轨1毫米级的精度。

• 针对复杂外型的卫星，需研究精细的动力学模型，尤其是非保守力。
• 针对串联型、钟摆型、高动态型、跨任务型卫星编队，需设计对应的精密定轨方案。
• 针对天宫级别超大型航天器，需研究寻找质心、经验加速度补偿等综合策略。
• 针对频繁机动的低轨卫星，需研究机动建模和重估方法，以消除机动对精密定轨的影响。
• 针对多天线多模GNSS定轨场景，需研究天线中心修正、信号串扰、系统间偏差的影响。

上述研究内容在中国载人航天工程、中国科学院先导专项、欧空局（ESA）、欧洲气象卫星应用组织（EUMETSAT）、欧洲科学委员会（ERC）、瑞士国家科学基金项目（SNSF）等资助下得以验证实现，并将持续拓展。

研究领域二：地月空间航天器天基自主导航

地月空间是人类航天探索的下一个新高地。传统地基定轨协调资源多、跟踪弧段短、精度有限，有必要研究天基自主导航方法。同时，高精度定位也意味着高精度的授时。可通过GNSS系统主瓣和旁瓣弱信号，结合天基和地基K频段测距，利用地月空间引力场不对称性，实现整个地月空间、甚至更远空间内航天器高精度自主导航。

• 针对携带GNSS弱信号（主瓣漏信号和旁瓣信号）的场景，需研究弱信号跟踪与捕获、观测值利用策略等。
• 针对近地、近月、地月航天器，需研究利用日地月星光学观测和图像匹配等方法的自主定轨策略。
• 针对携带K频/激光测距的航天器，需研究LiAISON等天基自主定轨技术。
• 针对多源测量场景，需研究基于位姿估计和原始观测值的融合精密定轨策略。

该研究内容即将在中国科学院先导专项及国家重大航天科研项目中验证。目前，正持续论证可支持深空探测任务的天基自主定轨新体制新方法。

每年招硕士研究生1-2名

082501-飞行器设计
081105-导航、制导与控制

卫星精密定轨，航天器轨道动力学，航天器自主导航

2013-09--2019-06   荷兰代尔夫特理工大学航空航天学院   工学博士
2010-09--2013-02   北京理工大学宇航学院   工学硕士
2006-09--2010-07   北京理工大学宇航学院   工学学士

   

2023-01~现在, 中科院空间应用工程与技术中心, 副研究员
2021-02~2022-12,瑞士伯尔尼大学天文研究所/欧洲卫星定轨中心, 助理研究员
2019-07~2021-01,瑞士伯尔尼大学天文研究所/欧洲卫星定轨中心, 博士后
2017-11~2018-12,荷兰代尔夫特理工大学航空航天学院, 研究助理

2024-06-28-2028-06-28,国际太空研究委员会（COSPAR）卫星动力学分会, 副主席（Vice-chair）
2023-12-31-2025-12-30,Astrodynamics期刊（中科院一区）, 青年编委

航天器轨道确定与自主导航

   

（1） Precise orbit determination for low Earth orbit satellites using GNSS: observations, models and methods, Astrodynamics, 2024, 第 1 作者
（2） GNSS-based precise orbit determination for maneuvering LEO satellites, GPS Solutions, 2023, 第 1 作者
（3） Precise orbit determination of Spire nano satellites, Advances in Space Research, 2023, 第 3 作者
（4） Dynamic GPS-based LEO orbit determination with 1cm precision using the Bernese GNSS Software, ADVANCES IN SPACE RESEARCH, 2021, 第 1 作者
（5） Description of the multi-approach gravity field models from Swarm GPS data, EARTH SYSTEM SCIENCE DATA, 2020, 第 13 作者
（6） Absolute and relative orbit determination for the CHAMP/GRACE constellation, ADVANCES IN SPACE RESEARCH, 2019, 第 1 作者
（7） High-dynamic baseline determination for the Swarm constellation, AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2019, 第 1 作者
（8） The impact of GPS receiver modifications and ionospheric activity on Swarm baseline determination, ACTA ASTRONAUTICA, 2018, 第 1 作者
（9） Impact of GPS antenna phase center and code residual variation maps on orbit and baseline determination of GRACE, ADVANCES IN SPACE RESEARCH, 2017, 第 1 作者
（10） Precise attitude determination strategy for spacecraft based on information fusion of attitude sensors: Gyros/GPS/Star-sensor, INTERNATIONAL JOURNAL OF AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, 2013, 第 1 作者
（11） 基于深空网的小天体定位方案分析, 全国深空探测年会, 2012, 第 2 作者
（12） Research on Orbit Determination Strategy for LEO Based on GPS Dual-frequency Carrier Phase, Research on Orbit Determination Strategy for LEO Based on GPS Dual-frequency Carrier Phase, 2012中国制导、导航与控制学术会议, 2012, 第 1 作者
（13） Research on Multi update rate Method of Precise Satellite Attitude Determination Based on Gyro and Star-Sensor, AIAA Guidance Navigation and Control Conference, 2011, 第 3 作者

（1） Absolute and relative orbit determination for satellite constellations (ISBN:978-94-028-1555-9), Delft University of Technology, 2019-06, 第 1 作者

   

（ 1 ） 基于多频段星间测量和精确轨道模型的地月航天器定轨方法研究, 负责人, 国家任务, 2025-01--2027-12
（ 2 ） 轨道精确测定关键技术研究, 负责人, 国家任务, 2024-08--2030-12
（ 3 ） SAR卫星事后精密定轨服务, 负责人, 境内委托项目, 2024-06--2025-05
（ 4 ） 航天器精密定轨与空间应用, 负责人, 中国科学院计划, 2024-01--2026-12
（ 5 ） 地月空间天基精密定轨与自主导航, 参与, 中国科学院计划, 2022-02--2027-02
（ 6 ） 空间站时频科学实验柜系统：精密定轨项目, 参与, 国家任务, 2019-10--2025-12

（1）Centimeter-level orbit determination for China’s space station   空间研究委员会（COSPAR）2024年科学大会    2024-07-18
（2）多姿态模式下低轨卫星双天线GNSS精密定轨   第三十七届全国空间探测学术研讨会    2024-06-13
（3）Precise orbit determination for low Earth orbit satellite during maneuver periods   空间研究委员会（COSPAR）2022年科学大会   2022-07-17
（4）Precise orbit determination for the maneuvering Sentinel-3 satellites   欧洲地学学会（EGU）2022年科学大会   2022-05-26
（5）GPS-based dynamic orbit determination for low Earth orbit satellites   欧洲地学学会（EGU）2021年科学大会   2021-04-27
（6）Impact of satellite dynamics parameterization on precise orbit determination of Sentinel-3   空间研究委员会（COSPAR）2020年科学大会   2021-02-01
（7）Sentinel-3A/3B orbit determination using non-gravitational force modeling and single-receiver ambiguity resolution   欧洲地学学会（EGU）2020年科学大会   2020-05-04
（8）Absolute and Relative Orbit Determination for the CHAMP-GRACE Constellation   空间研究委员会（COSPAR）2018年科学大会   2018-07-16
（9）The impact of GPS receiver modifications and ionospheric activity on Swarm baseline determination   欧空局第7届Swarm卫星数据质量会议   2017-11-24
（10）Impact of Swarm GPS receiver modifications on baseline determination   欧空局Swarm卫星科学会议2017   2017-03-15
（11）Swarm absolute and relative orbit determination   欧空局2016年Living Planet会议   2016-05-09
（12）The application of in-flight antenna pattern corrections to GPS-based baseline determination for formation flying GRACE   国际卫星编队与星座2015年会议   2015-06-08

现指导学生

段一凡  硕士研究生  085404-计算机技术