顾及轨道误差BDS/GPS实时钟差融合估计的观测权函数设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务(亚米级、分米级、厘米级)的基础产品,本文针对BDS/GPS轨道精度差异,设计了一种顾及轨道精度差异观测权函数,优化了实时钟差估计的随机模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和iGMAS跟踪站的实时观测数据进行实时钟差解算,并与iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品进行了比较分析。结果表明:基于该方法估计的钟差精度对单GPS、单BDS和BDS/GPS融合都有提高,其中BDS钟差精度整体较GPS更为显著,提高幅度约12.8%,其中IGSO/MEO更为突出,提高幅度约20%,验证了方法的有效性。     

iGMAS全球电离层延迟模型及并行计算策略

针对全球电离层延迟建模中传统串行处理方法效率低等问题,研究了基于全球分布的IGS跟踪站和iGMAS跟踪站观测数据实现全球电离层建模并行解算的基本方法、流程及策略。在Bernese软件基础上研制了一套iGMAS全球电离层延迟建模软件。为了验证并行解算方法的正确性和计算效率,利用全球200个左右IGS跟踪站和6个iGMAS跟踪站2014-08-20-2014-09-06共7周的观测数据,解算了快速电离层TEC格网。与IGS,CODE以及ESA最终电离层格网比较,结果表明:基于该方法解算的快速电离层TEC格网,与CODE,ESA以及IGS最终电离层TEC格网的互差,统计不同纬度带内偏差的均方根误差,全球范围内偏差的均方根误差均在1.5~2.5 TECu之间,南北半球高纬度地区在0.5~1.5 TECu之间,所有地区均优于5 TECu,整体精度与IGS,CODE以及ESA最终电离层TEC格网精度产品相当。     

BDS/GPS实时钟差估计中ISB分析与函数模型设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务（亚米级、分米级、厘米级）的基础产品,通过研究BDS/GPS融合的ISB,研究了各类型接收机BDS GEO/IGSO/MEO ISB差异,提出了在BDS/GPS联合的实时钟差估计中引入3个ISB参数的函数模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和湖南CORS实时观测数据进行了实时钟差解算,利用iGMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品作为基准,对比分析了新方法与原有方法的实时钟差产品的精度差异。结果表明,该方法与原方法估计的GPS钟差精度相当,对BDS实时钟差精度改进显著,尤其对BDS IGSO/MEO卫星,改进幅度在20%以上,验证了算法的有效性。     

BDS/GPS工程控制网质量分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)建立工程控制网的应用问题,以广东省域内某控制网为实例,分别从观测数据质量情况、基线解算与平差精度、坐标结果差异性等指标,与GPS进行对比,验证了BDS系统建立工程控制网的可行性.结果表明,BDS可见卫星数与GPS相差不大,BDS的基线解算与平差精度整体略低于GPS,且在U方向上相对更为明显.当测站数据质量较好时,BDS/GPS坐标结果平均只有毫米级的差异,完全可替代GPS作为最终成果;当测站数据质量较差时,坐标结果平均有毫米级至厘米级的差异,可满足一般工程控制网的要求.     

北斗数据工程控制网应用实验及精度分析

针对目前我国北斗系统已经开始实施全球化建设且地面最大可视卫星数已达到15颗的情况,该文提出利用北斗观测数据进行高精度工程控制测量的设想,并利用香港CORS站观测数据进行算例验证及精度分析,基于北斗系统观测数据控制网基线向量的稳定性和重复性,并将北斗系统计算结果与GPS进行对比分析。结果表明:北斗系统完全可以应用在厘米级定位精度的测绘领域;与GPS相比,北斗系统卫星星座尚未完全建成,一个卫星周期内北斗基线解算可用卫星个数不到GPS一半;数据解算过程中使用的北斗导航卫星精密轨道和钟差精度相对较低,各种精密解算软件使用的误差改正模型不够完善,误差消除不够彻底。     

BDS/GPS精密单点定位收敛时间与定位精度的比较

采用武汉大学卫星导航定位技术研究中心发布的北斗精密卫星轨道和钟差,在TriP 2.0软件的基础上实现了BDS PPP定位算法,并利用大量实测数据进行了BDS/GPS静态PPP和动态PPP浮点解试验。结果表明,BDS静态PPP的收敛时间约为80min,动态PPP的收敛时间为100min;对于3h的观测数据,静态PPP收敛后定位精度优于5cm,动态PPP收敛后水平方向优于8cm,高程方向约12cm;与GPS PPP类似,东分量上定位精度较北分量稍差。当前由于BDS的全球跟踪站有限,精密轨道和钟差精度不如GPS,因此BDS PPP的收敛时间较GPS长,但收敛后可实现厘米至分米级的绝对定位。     

大型斜拉桥环境下BDS/GPS观测数据质量分析

为了进一步提高大型斜拉桥环境下BDS系统的监测精度,进一步对相关影响进行分析处理,以苏通大桥为试验对象,通过采集不同部位的站点BDS/GPS卫星观测数据,采用自编的BDS观测数据质量分析软件与TQEC软件对观测数据的完整性、观测值与周跳比、卫星信号信噪比及多路径误差等进行计算分析。结果表明,BDS卫星数据完整性优于GPS,但信噪比与多路径误差不及GPS稳定,同时桥面观测环境下的各项指标低于岸边观测环境。因此在采用BDS进行桥梁监测时,在误差处理与解算方法上必须考虑桥梁环境的影响,特别是对多路径的处理,以更有效分离变形。     

BDS/GPS组合天顶对流层延迟的精度分析

在现有的精密轨道和钟差条件下,选取8个MGEX跟踪站2014年6—9月的观测数据,详细分析利用BDS/GPS组合PPP法在未固定跟踪站坐标和固定跟踪站坐标情况下估计ZTD的效果,并与IGS提供的对流层产品对比分析。实验分析表明,利用PPP法估计ZTD,BDS ZTD现阶段的STD优于34mm,GPS ZTD与BDS/GPS组合现阶段的STD相当,均优于14mm。与未固定跟踪站情形下估计的BDS ZTD相比,固定跟踪站坐标的方式虽然可以提高利用BDS估计ZTD的稳定性,但不能提高精度。     

星载BDS/GPS低轨卫星定轨精度分析

针对低轨卫星搭载BDS/GPS接收机实现定轨将成为定轨领域热点的现状,该文讨论了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨需要考虑的数学模型,阐述了实时定轨和精密定轨的模型差异。基于自主研发程序,利用高动态信号仿真器仿真的星载BDS/GPS数据研究了基于星载BDS/GPS实时定轨和精密定轨的可行性及其能达到的精度。试验结果表明,星载BDS/GPS实时定轨位置精度为1.19m,速度精度为2.35mm/s。GPS信号发生中断时即仅采用BDS观测数据进行实时定轨时,三维位置误差达到3.73m;星载BDS/GPS精密定轨位置精度为2.30cm,仅采用BDS观测数据进行精密定轨时,三维位置误差可达到8.26cm。     

使用TBC软件进行BDS基线解算精度分析

为了验证基于TBC软件进行BDS长、短基线解算的精度以及可靠性,使用TBC软件采用不同解算模式对实测数据进行处理。经分析可知,基于TBC软件进行BDS短基线解算成果与GPS基本一致,水平分量较差优于2.5 mm、垂直分量较差优于5 mm,都具有较高的水平精度和垂直精度;BDS基线精度略优于GPS,实际应用中可用广播星历代替精密星历进行基线解算。基于TBC软件加载精密星历进行BDS长基线解算成果与GPS相比,水平分量较差为5 cm、垂直分量较差为12 cm以内。实际应用中可使用快速星历或超快速星历代替精密星历进行BDS长基线解算。     

长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法

基于区域参考站网的网络实时动态定位(real-time kinematic,RTK)方法是实现全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)高精度定位的主要手段。研究了一种长距离GPS/BDS双系统网络RTK方法,首先采用长距离参考站网GPS/BDS多频观测数据确定宽巷整周模糊度,利用引入大气误差参数的参数估计模型解算GPS/BDS双差载波相位整周模糊度;然后按照长距离参考站网观测误差特性的不同,分类处理参考站观测误差,利用误差内插法计算流动站观测误差,以改正流动站GPS/BDS双系统载波相位观测值的观测误差;最后使用流动站多频载波相位整周模糊度解算方法确定GPS/BDS载波相位整周模糊度并解算位置参数。使用长距离连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)网的实测数据进行实验,结果表明,该方法能够利用长距离GPS/BDS参考站网实现流动站的厘米级定位。     

iGMAS BDS-3观测数据质量建模与应用

针对目前已有全球导航卫星系统(GNSS)数据质量分析软件模型中存在的可视化和批处理问题，提出了利用公式翻译器(Fortran)语言开发一款全球连续监测评估系统(iGMAS)多GNSS数据质量分析软件(MGQA)。该软件拥有可视化操作界面和批处理功能，可对多GNSS卫星信号数据从数据完整率、信噪比、多路径效应误差、电离层延迟变化率、周跳五个方面进行质量分析。采用该软件和GNSS数据预处理软件(TEQC)分别对全球定位系统(GPS)卫星观测数据质量进行评价，以TEQC的GPS数据质量分析结果为准确值，对比MGQA与TEQC软件质量分析结果，数据完整率中误差为0.27、信噪比中误差为0.85 dB、多路径效应误差中误差为0.046 m、电离层延迟变化率中误差为0.01 m/min、周跳中误差为1.67,二者结果具有高度一致性，验证了MGQA软件的有效性。基于iGMAS跟踪站观测数据，利用该软件对iGMAS各跟踪站接收BDS-3卫星信号的能力进行评价。结果表明：GNSS-GGR接收机在数据完整率方面表现的不如UB4B0-13478、CETC-54-GMR-4016以及CETC-54-GMR-4...     

区域性跟踪站地心坐标精化方法及定轨试验分析─中国GIG′91和IGS′92会战数据处理分析

本文介绍了中国GIG’91和Epoch’92二次GPS会战的情况,着重分析了GIG’91和Epoch’92会战数据处理的结果。结果证明,利用1－2星期质量良好的数据（含分布均匀的部分全球跟踪站数据）,解算的未知区域性跟踪站地心坐标的重复性可以达到几个厘米,站间基线分量的重复性可以达到10－8或更好。利用中国国内4个跟踪站的数据,由5天轨道弧解算的卫星星历与全球精密星历之差在1－3米水平,平均差一般小于1米。我们的研究证明,参加GPS国际会战,是迅速提高区域性跟踪站地心坐标精度和建立区域性高精度地心坐标框架的有效途径,利用区域性跟踪站可有效地改进GPS卫星轨道的精度,形成全国范围的大尺度的控制,进一步改进GPS测量的精度。     

基于Bernese软件对卫星定轨实时计算

利用GPS广播星历计算卫星坐标是GPS实时定位中的重要部分,卫星轨道精度对GPS定位结果有很大影响。依据Bernese卫星定轨流程,利用Fortran语言实现了卫星轨道处理程序,并通过实例对计算得到的卫星轨道坐标与Bernese5.0软件处理的广播星历和精密星历得到结果进行比较分析,误差均小于±2.5m,程序定位效果良好,证实了自编程序的可行性。     

北斗系统在工程控制网中的应用实验与精度分析

提出利用北斗观测数据进行工程控制网建立的设想,本文利用香港CORS观测数据进行相关实验与结果分析。首先,通过GAMIT10.7软件对香港CORS站BDS、GPS观测数据进行解算;其次,以GPS解算结果为参考数据,检验BDS解算数据的精度;最后,根据实验结果分析基于北斗系统的工程控制网建立的有效性与可行性。结果表明,BDS基线解算与坐标解算均有着较高的精度,将北斗系统应用于工程控制网构建是切实可行的。随着我国北斗系统的进一步发展,其将会在更多的领域发挥更大的作用。     

广播星历下多系统卫星位置、速度计算及精度分析

目前GNSS空间部分主要由GPS、GLONASS、Galileo、BDS 4系统构成,在利用广播星历进行多星组合导航时,需要根据不同卫星星座广播星历精度信息实现多系统定位信息的组合。现有研究对GPS、GLONASS广播星历精度进行了充分分析,但对由Galileo、BDS广播星历计算卫星位置、速度及其精度的研究相对较少。本文利用精密星历对GNSS广播星历计算的卫星位置、速度精度进行了分析。结果表明,GPS广播星历解算的卫星位置误差小于2 m,GLONASS广播星历解算的卫星位置误差最大在4 m左右,Galileo广播星历解算的卫星位置误差最大在3 m左右,BDS广播星历解算的GEO卫星位置误差最大在40 m左右,IGSO卫星位置误差最大在9 m左右,MEO卫星位置误差最大在5 m左右。GPS、Galileo、BDS速度误差在1 mm/s内,GLONASS速度误差在2 mm/s内。     

基于GAMIT对国家GNSS基准站进行的北斗基线解算分析

以国家GNSS站的多系统观测数据为研究对象,旨在以单系统解算为研究视角,通过GAMIT软件对BDS/GPS数据进行单系统解算的方法,力图为利用BDS/GPS做基线解算提供参照。实验结果表明,BDS基线解算的相对精度与GPS相当;单BDS数据解算的基线东西方向精度10～12 mm,较单GPS数据解算的基线东西方向精度低42%,高程方向的单BDS基线中误差25 mm,是单GPS基线高程方向中误差的2倍;而组合双系统解算能有效提升基线U方向的精度,提升1 cm左右。文中认为目前利用BDS进行基线解算的精度尚不与GPS精度相当,在利用北斗系统进行高精度定位中,还有许多问题值得探讨。     

BDS似单差模型变形信息快速解算与分析

针对基于GPS下似单差模型不能解算大变形量的问题,文章充分利用北斗卫星导航系统（BDS）全星座播发三频信号的优势,采用BDS三频组合观测值模糊度快速解算方法快速解算模糊度,实现似单差模型下BDS单历元快速提取大变形信息,并比较了BDS和GPS下似单差模型的解算精度．高精度三维移动变形测试平台实验表明,采用上述方法,BDS似单差模型可快速解算大变形量,且BDS和GPS系统下似单差模型的解算精度相当,可达到厘米级.      

风云三号C卫星星载GPS/BDS分米级实时定轨模型研究

风云三号C(Fengyun 3C,FY3C)卫星于2013年发射,搭载了全球导航卫星掩星探测仪(GNSS occultation sounder,GNOS),是国际首台兼容GPS和北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)的掩星探测仪,可同时提供GPS和BDS双频观测数据,为研究星载GPS/BDS组合定轨提供了机会。为了实现分米级精度的星载GPS/BDS组合实时定轨,首先推导了基于载波相位观测值的星载GPS/BDS实时定轨数学模型;然后重点分析了GPS与BDS广播星历误差的变化特性,对不同类型轨道的BDS广播星历误差在信号传播路径(location of signal,LOS)方向的投影进行统计,并以此为依据,建立载波相位观测值的伪模糊度待估参数及其随机模型,用来吸收LOS方向的广播星历误差,从而实现分米级精度的实时定轨。采用自主研制的实时定轨软件SATODS对FY3C卫星GPS/BDS实测数据模拟在轨实时处理,结果表明,在使用广播星历的条件下,基于星载GPS/BDS载波相位实时定轨,可以达到30 cm的位置精度以及0.3 mm/s的速度精度。加入BDS观测数据后,虽然BDS卫星的广播星历整体精度低于GPS,但是通过合理设置伪模糊度参数的随机模型,实时定轨结果相对于单GPS有了一定的提高,当FY3C卫星经过亚太地区上空时,实时定轨精度可提高10%以上。     

一种计算北斗三频多路径的方法及其结果分析

多路径误差分析是北斗卫星导航系统性能评估的一项重要内容。本文给出了一种新的计算3频多路径误差的方法,该方法只需对B1和B2载波相位观测值进行处理就能得到3个频率的伪距多路径误差。利用MGEX跟踪站的数据计算了BDS的多路径误差,从GPS和BDS多路径误差比较以及纬度、轨道和频率因素分析了BDS多路径误差的特性,结果表明,BDS多路径误差小于0．5 m,符合质量检查要求,其性能优于GPS卫星系统。