两种电离层延迟改正模型对星载单频GPS实时定轨精度的影响

采用单频星载GPS实测伪距和载波相位观测值,结合不同的电离层延迟改正模型进行模拟实时定轨实验,分析单频实时定轨的精度。不同轨道高度的低轨卫星实验结果表明,在卫星轨道较高(500 km以上)时,使用单频伪距观测值与改进的Klobuchar模型,实时定轨位置精度可达0.86 m(三维RMS),速度精度可达0.9 mm/s,接近甚至优于双频伪距实时定轨的轨道精度;使用单频码相无电离层组合观测值时,实时定轨位置精度可达0.54 m,速度精度可达0.55 mm/s。采用合适的电离层延迟改正模型,廉价的单频星载接收机可应用于微小卫星的实时定轨。     

星载单频GPS实时精密定轨模型研究

采用星载单频GPS伪距和相位观测数据，构建单频伪距相位无电离层组合(GRAPHIC)消除电离层延迟误差的影响，同时建立伪模糊度参数随机模型，吸收广播星历中的轨道和钟差误差。对国内外8颗低轨卫星星载GPS实测数据进行单频实时定轨模拟解算，结果表明，使用GRAPHIC组合作为主要观测值，实时定轨位置精度达到0.44~0.55 m，速度精度达到0.37~0.63 mm/s，相比于传统的基于双频伪距观测值的实时定轨方式，定轨精度提升40%左右。根据本文星载单频GPS定轨模型和算法，仅使用低成本的单频GPS观测即可以实现低轨卫星高精度实时定轨。     

JASON-2天线相位中心变化估计及1 cm精密轨道确定

利用JASON\|2卫星1 a的实测星载GPS数据,基于非差简化动力学定轨残差,建立JASON\|2接收机天线相位中心变化（PCV）模型。采用一个轨道重复周期的独立数据,分析JASON\|2的PCV对定轨残差和定轨精度的影响。引入所得PCV确定JASON\|2的1 a的最终精密轨道,通过残差分析、重叠弧段对比以及与JPL外部精密轨道比较等方式对轨道精度进行评价,结果表明,所得PCV能够提升JASON\|2卫星精密轨道精度且结果比较稳定,可以实现3D RMS接近2.5 cm、径向RMS约1.0 cm的定轨精度。     

基于运动学和简化动力学的SWARM卫星精密定轨研究

基于运动学和简化动力学方法,使用星载GPS观测数据,对SWARM卫星进行精密定轨,将轨道结果与ESA发布的事后科学轨道进行作差分析。结果表明：运动学轨道径向、切向和法向7 d平均RMS均小于3 cm,定轨精度达到cm级;简化动力学轨道径向平均RMS在0.65 cm左右,切向和法向在1.3 cm左右,高于预期要求。此外,使用IGS快速星历对SWARM卫星进行定轨,其精度与精密定轨精度近似相等,而在SWARM卫星近实时定轨研究中,使用IGS超快速星历确定的运动学轨道3D-RMS为9.68 cm,简化动力学轨道3D-RMS为3.61 cm,低于IGS快速星历的定轨精度。     

两种北斗卫星精密定轨方法的对比

给出了北斗卫星单系统和多系统融合非差精密定轨方法的基本原理和主要区别,并结合实测数据,对比分析了两种方法的定轨精度。结果表明,在一定观测条件下,两种方法定轨精度基本相当,GEO卫星三维定轨精度能达到1 m左右,IGSO和MEO卫星能达到0.2~0.3 m,3类卫星径向轨道精度优于10 cm。     

NeQuick2模型在星载单频GPS实时定轨中的应用

在星载单频GPS实时定轨中引入NeQuick2三维电离层延迟改正模型,首先利用GIM对Klobuchar和NeQuick2模型进行精度评估,然后使用不同电离层改正方法模拟仿真星载单频GPS实时定轨实验。结果表明,当卫星轨道低于500 km时,相比于传统的改进Klobuchar改正的定轨精度,利用NeQuick2改正的定轨精度提高0.2 m左右,与双频伪距法定轨精度相当。     

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GOCE卫星观测数据反演地球重力场模型

利用GOCE卫星约6个月的重力梯度数据和约1 a的几何轨道数据,联合解算250阶次的地球重力场模型TJGOCE01。GOCE重力梯度数据的低频误差采用ⅡR数字滤波器处理,粗差采用阀值法和移动窗口阀值法组合探测与剔除。直接在梯度仪坐标系中建立GOCE卫星的重力梯度观测方程,采用改进的短弧边值法建立几何轨道观测方程。两类观测值的权根据其先验精度确定,采用Kaula规则约束的正则化方法解算法方程。解算的TJGOCE01模型相对于EIGEN6C2模型在250阶次的大地水准面误差和大地水准面累积误差分别为19.4 mm和177.9 mm。北美地区GPS水准观测数据的检验结果表明,TJGOCE01模型的中误差为0.544 m,略优于欧空局公布的同阶次的第二代时域法和空域法解算的GOCE重力场模型。     

用Kaula线性摄动方法恢复CHAMP重力场模型

介绍了Kau la线性摄动方法的基本原理和算法,基于CHAMP几何法轨道和动力法轨道,给出了利用该方法恢复地球重力场模型的实现过程,分析了Kau la线性摄动方法在实际应用中需要注意的问题。基于德国慕尼黑技术大学提供的一个月的CHAMP几何法轨道和德国GFZ数据中心提供的快速科学轨道,计算出了50×50阶地球重力场模型CHAMP-Kau la1S,并与EIGEN-CG03C、EIGEN-CHAMP03S、EIGEN2、ENIGN1S、EGM96模型进行了比较。结果表明:X ISM-CHAMP1S模型精度明显优于相同阶次EIGEN1S模型,前40阶明显优于EGM96模型,而低于同阶次的EIGEN2和EIGEN-CHAMP03S模型精度。     

Tianhui-1C卫星数据质量分析及精密定轨

对Tianhui-1C卫星的星载双频GPS数据进行质量分析,利用伪随机脉冲方法进行简化动力学定轨,采用重叠弧段比较法对其精密定轨精度进行初步分析,并从理论上分析星载GPS接收机由单频改为双频对测图精度的影响。实验表明,Tianhui-1C卫星的星载GPS观测数据完整率优于80%,周跳比优于47,L1频点的多路径误差约0.22 m,L2频点的多路径误差约0.23 m,LC组合观测值的验后残差RMS优于9.7 mm。采用轨道重叠弧段比较法对两个时段共48 h的星载GPS数据进行精密定轨精度比较,三维精度优于3.65 cm。定轨精度的提高,可使无地面点控制条件下等高线间距（CI）精度提高3.866 m,高程误差提高1.171 m。     

低轨道人造卫星(CHAMP、GRACE、GOCE)与高精度地球重力场——卫星重力大地测量的最新发展及其对地球科学的重大影响

评述了卫星重力大地测量的最新发展及其对地球科学的重大影响。为了更好地理解地球内部物理构造与海洋动力学，以及大陆，冰川和海洋的相互作用，改善现有地球重力场模型（包括精度和空间解析度）是非常重要的。IUGG等国际组织对此已经强调了很多年。最近，由德国的GFZ（GeoForschungsZentrum)，美国的NASA（National Aeronautics and Space Adminitration)以及欧洲宇航局ESA（European Space Agency)开发研制了最先进的地球监测技术－SST（Satellite-to-Sateilite Tracking)。其主要特点是利用现有的GPS连续追踪新发射低轨道卫星，并由低轨道卫星对地球重力场作精密观测。已经发射和即将发射的卫星有3颗：GHAMP（Challenging Mini-Satellite Payload for Geophysical Research an Application)已经于2000年发射；GRACE（Gravity Recovery and Climate Experimert)定于2002年发射；GOCE（Gravity Field and Steady-state Ocean Cirulation Explorer)计划2004年发射，它们可以统称为重力卫星。载有SST技术的人造卫星的主要目的是获得具有前所未有的高精度和高空间解析度的全球重力场和大地水准面模型，加强人们对地球内部构造的理解并为海洋和气象研究提供更好地参考。上述3个重力卫星工作在有明显区别的不同波谱内，它们有不同的科学应用，仅有一小部分重合。所以，就应用而言它们是完全互补的。它们在地球科学中的应用将是广泛的，特别对于固体地球物理学，海洋学以及大地测量学等领域，它们将会带来革命性的变化，其意义不亚于GPS。     

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Swarm卫星星载GPS数据质量分析

从卫星可见性、DOP值、多路径误差、信噪比等方面对Swarm卫星星载GPS实测数据的质量进行分析,并将分析结果与GRACE卫星星载GPS数据质量进行对比。结果表明,Swarm卫星的多路径效应与伪距测量噪声比GRACE卫星大;DOP值两者基本相当;Swarm卫星接收机的通道数虽少,但是其跟踪能力强于GRACE卫星。最后,利用星载GPS数据进行Swarm卫星和GRACE卫星约化动力学定轨,表明Swarm卫星的伪距和载波相位残差均大于GRACE卫星。     

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北斗三号组网卫星数据质量分析及单系统定轨精度初步评估

选取2018-01-23起10 d内16个iGMAS测站观测数据,对北斗三号卫星的观测数据质量及BDS单系统精密定轨精度进行评估。初步结果表明,老信号B1I、B3I北斗三号卫星的信噪比略强于二号卫星,噪声与多路径基本相当,均在0.1 m量级,新卫星不存在星内多路径偏差。新信号B1C/L1/E1频点GPS信噪比最强,Galileo和BDS卫星相当,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当;噪声及多路径方面,B1C/L1/E1频点GPS优于BDS、Galileo卫星0.1 m量级,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当,均在0.1 m量级,新信号中北斗三号卫星星内多路径偏差基本消失。单系统精密定轨试验中,分别进行有/无GEO卫星策略、太阳光压模型ECOM 五/九参数策略的比较,并使用卫星激光测距数据进行独立检核。初步结果表明,有GEO卫星、ECOM五参数光压模型的定轨精度最好,C19号卫星7个重叠弧段的平均定轨精度在沿迹向、法向、径向的精度分别为32 cm、16 cm、8 cm,与试验卫星的定轨精度基本相当。     

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基于区域监测站的BDS定轨策略分析

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究,得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明,选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站,利用72 h弧长观测数据,采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度,其中GEO卫星轨道精度约291 cm,IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨,也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。