BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心（GFZ）与武汉大学（WHU）精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明：1）四大导航系统（GPS、GLONASS、BDS、Galileo）的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号（BDS-3）卫星钟精度相比北斗二号（BDS-2）有显著提升。2）亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优（与Galileo基本相当）,优于BDS和GLONASS的定位结果。3）BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4）B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。     

基于SSR信息的GPS实时精密单点定位性能分析

连续接收10 d CNES实时播发的以状态空间表示的数据流信息,数据流的完整性可达91.769%;结合卫星广播星历实时恢复精密卫星轨道与钟差得出,CNES播发的实时数据流轨道三维位置精度优于4.5 cm,钟差精度优于0.09 ns。用得到的卫星轨道和钟差对10个IGS测站10 d观测数据进行精密单点定位解算,得出基于SSR信息的RTPPP可以实现23 min收敛到10 cm精度的定位性能,单天解三维点位精度优于3 cm。     

实时GLONASS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究非差实时GLONASS精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的GNSS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量,实现了GLONASS实时精密卫星钟差估计。实验结果表明,自主估计的实时GLONASS卫星钟差与ESA发布的最终精密钟差具有较好的一致性,互差优于0.5 ns|用于实时精密单点定位,能够获得静态定位cm 级精度,仿动态定位水平方向5~15 cm、高程方向10~30 cm的精度。     

BDS卫星天线相位中心改正模型比较

介绍北斗二代卫星系统(BDS)3种卫星天线相位中心改正模型,分析对比不同模型对精密定轨、卫星钟差以及精密定位的影响。结果表明,ESA/ESOC的BDS卫星天线相位中心改正模型在精密定轨、卫星钟差和精密定位方面均优于其他模型结果,建议在北斗高精度数据处理中采用。     

基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差

针对目前实时精密单点定位中,GPS卫星实时钟差服务所存在的精度问题,提出了一种基于IGU轨道的实时钟差估计方法。该方法基于IGU轨道,采用全球参考站非差载波相位观测值,进行实时钟差估计。数值结果表明：实时估计的卫星钟差与IGS最终产品的偏差大部分小于0.3 ns,平均优于0.2 ns;采用估计所得的实时钟差进行PPP静态定位,其精度可达1~2 cm,同时也可得到毫米级精度的天顶对流层延迟。     

基于全球MGEX数据的北斗导航星座精密轨道确定

利用全球分布的MGEX站观测数据,使用"两步法"以双差方式对北斗卫星进行精密定轨。主要研究北斗卫星轨道确定的处理策略,重点分析轨道确定的流程,并通过实验评价了3种不同类型轨道的精度。结果显示,MEO和IGSO卫星的定轨内符合精度优于0.2m,其中径向优于10cm,外符合精度优于30cm;GEO(以C05号为例)卫星外符合精度优于0.7m,且径向优于10cm。     

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3 d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。
     

基于北斗3号PPP-B2b信号的精密单点定位精度分析

选取IGMAS中国区域的5个测站2020年年积日(doy)112~116期间的观测数据,分析北斗3号PPP-B2b信号静态、动态精密单点定位（PPP）精度。结果表明,B2b轨道产品R、A、S方向精度分别优于0.07 m、 0.33 m、 0.24 m,钟差STD优于0.08 ns;在中国区域内,利用北斗3号PPP-B2b信号,静态PPP定位N、E、U方向精度RMS分别达到0.8 cm、1.5 cm、1.6 cm,动态PPP定位精度RMS分别达到3.6 cm、 6.0 cm、12.2 cm,可满足导航与位置服务、大地测量等应用服务需求。     

北斗三号广播星历空间信号测距误差分析

全球导航卫星系统(GNSS)的空间信号测距误差(Signal-In-Space Range Error,SISRE)是影响大地测量用户定位与授时性能的主要因素。本文利用武汉大学提供的2019年事后精密轨道和钟差产品,对北斗三号(BDS-3)广播星历轨道、钟差参数和SISRE精度进行评估与分析。结果表明,北斗三号各MEO卫星广播星历轨道的径向、切向和法向的精度(以RMS表征)分别优于0.12 m、0.60 m和0.50 m,卫星的3D轨道精度基本能够达到0.6 m;BDS-3卫星广播星历钟差参数呈现出明显非零均值偏差,所有卫星钟差参数均方根误差的平均值为0.42 m;仅考虑轨道误差影响时,BDS-3卫星广播星历SISRE值均小于0.15 m,同时考虑钟差参数误差的影响,BDS-3广播星历的SISRE平均值达到0.51 m。     

GPS卫星钟差高精度模型化及在精密单点定位中的应用

采用多项式和结合周期项的混合函数模型进行GPS卫星钟差高精度模型化与精度分析。结果表明,周期项对于卫星钟差模型化精度的提高具有重要作用。对于Rb 钟卫星,Block ⅡF卫星钟差模型化精度0.03 m（约0.1 ns）左右,Block ⅡR和Block ⅡR-M卫星钟差模型化精度0.05 m（约0.2 ns）左右,而Cs钟卫星钟差模型化精度则低一个数量级。采用精密单点定位进行模型化结果分析得到,混合模型化钟差参与解算的定位结果精度可达cm级,收敛时间约为4 h。以上表明,简单的模型化参数可在一定程度上代替繁琐的序列钟差,实现简化GPS卫星钟差服务模式。     

GNSS融合动态精密单点定位性能分析

基于武汉大学PANDA软件生成的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统精密轨道和钟差产品,采用MGEX跟踪站多模观测数据进行试算,对GPS、GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、GPS/GLONASS/BDS以及GPS/GLONASS/BDS/Galileo 7种模式的动态精密单点定位的精度和收敛性进行比较。结果表明：1）BDS动态PPP收敛速度较慢,收敛后精度能够达到cm级;2）GPS/BDS融合定位北方向分量精度不如GPS单系统定位,但东方向和高程方向分量收敛速度和定位精度都得到改善;GPS/GLONASS和GLONASS/BDS融合定位提高了东方向、北方向和高程方向分量的收敛速度和定位精度;3）GPS/GLONASS/BDS融合定位20 min即可收敛,收敛后平面精度优于1 cm,高程精度优于3 cm;Galileo的引入对收敛速度和定位精度的改善不明显。     

GPS/Galileo实时精密单点定位精度分析

在组合PPP函数模型分析的基础上,采用CNES提供的多系统实时轨道和钟差信息,实现GPS/Galileo组合单双频实时静动态PPP,并选取10个MGEX站10 d的观测数据进行解算分析。结果表明,单双频实时静态PPP中,GPS/Galileo组合的定位精度略优于单纯的GPS;单双频实时动态PPP中,GPS/Galileo组合具有较好的定位效果。相较于单纯的GPS,GPS/Galileo组合单频PPP在E、N、U方向平均精度为10.6 cm、9.8 cm、22.5 cm,分别提高了5.4%、4.9%、10.4%;双频PPP在E、N、U方向平均精度为4.3 cm、2.9 cm、7.0 cm,分别提高了6.5%、6.5%、5.4%。同时,GPS/Galileo组合PPP较GPS在收敛时间方面也有一定的改善。     

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CNES实时和存档卫星轨道/钟差产品对北斗PPP的影响分析

从使用CNES产品的北斗实时PPP用户角度出发,对比分析连续10 d的北斗实时和存档产品,并对2种产品的轨道/钟差差异及该差异对北斗PPP的影响进行研究。结果表明,2种产品的轨道差异小于1 mm,但钟差存在±0.1 ns差异;将2种产品分别应用到4个IGS MGEX测站的北斗静态PPP中发现,2种产品的差异对PPP收敛速度存在一定影响,收敛后的定位精度差异可达3 cm。因此在实际使用中,用户不能忽视CNES实时产品和存档产品的差异。     

光压模型对GPS精密单点定位的影响

利用全球120个跟踪站2019年doy110~139观测数据进行GPS精密定轨;然后采用ECOM1、ECOM1+BW、ECOM1+ABW等3种光压模型,使用7个未参与定轨的测站进行PPP实验。结果表明,ECOM1+ABW组合模型轨道精度最高,非地影期三维轨道精度优于4 cm;对于静态PPP,收敛后水平方向精度优于0.8 cm,垂直方向精度优于1.2 cm;对于动态PPP,收敛时间在30 min左右,收敛后水平方向精度优于1.4 cm,垂直方向精度优于2.0 cm。     

基于PPP的iGMAS综合产品应用测试

基于iGMAS产品综合与服务中心（ISC）发布的ISC产品及德国波茨坦地学研究中心（GFZ）发布的GBM产品和GBM钟差重采样后的GBM-300 s产品对MGEX测站进行多系统的精密单点定位（PPP）测试,对2018-01-01～01-15全球15个MGEX测站的定位精度、收敛速度、ZTD求解精度和测站钟差求解精度进行分析。结果表明,在北斗PPP方面,使用ISC产品的3D定位精度和收敛速度优于GBM产品0.89 mm和 24 min,ZTD解算精度和测站钟差求解精度优于GBM产品0.3 mm和0.02 ns;在GPS、GLONASS、Galileo单系统PPP和四系统组合PPP方面,使用ISC产品的ZTD求解精度和测站钟差求解精度同GBM产品互差小于1.5 mm和0.05 ns,两者性能一致,没有明显差别,但使用ISC产品的PPP定位精度在高程方向低于GBM产品2~3 mm,收敛速度慢于GBM产品5~20 min。通过分析iGMAS产品的精度和服务的可靠性,为现阶段iGMAS产品性能的进一步提升给出建议。     

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