北斗三号全球系统空间信号精度评估分析

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。     

北斗三号B1C/B2a新信号精密定轨性能分析北大核心CSCD

为分析评估BDS-3新信号(B1C和B2a)的定轨服务水平,收集2021-05-01~06-30全球均匀分布的69个MGEX测站观测数据对B1C和B2a信号精密定轨性能进行评估。48 h重叠弧段结果表明,使用B1C/B2a组合观测值时,BDS-3 MEO卫星轨道3D RMS值优于6 cm,径向优于2 cm,激光测距检核残差优于4 cm。此外,单BDS-3 MEO及BDS-3 MEO+Galileo两种情况下新老信号精密定轨结果表明,前者新老信号定轨精度相差不超过1 mm,定轨性能基本相当;后者B1C/B2a新信号相比于B1I/B3I老信号呈现出更优的定轨性能,其3D RMS提升0.38 cm。     

星间链路构型对自主导航精度的影响分析

以北斗仿真星座为对象,探讨UHF波段与Ka波段的不同星间链路建链条件下GEO、IGSO及MEO卫星的可见链路数及PDOP值的变化。此外,还针对不同星间链路构型方案,分别采用其对应仿真观测数据进行60 d自主导航解算,通过对解算结果精度的分析,探讨星间链路测距模式及星间链路构型对自主导航的影响。结果显示,星间链路测距模式对自主导航精度无影响,而星间链路构型则对自主导航精度存在cm量级的影响。在星间链路设计过程中应综合考虑导航精度、链路负荷及建设成本等因素,以达到最优效果。     

一种基于伪逆平差理论的导航星座整网定轨方法

针对分布式单星自主定轨存在的次优解及滤波易发散等问题,结合整网伪逆平差理论和航天器轨道动力学定轨理论,提出一种导航星座整网自主定轨方法。讨论卫星网与大地自由网平差方法的区别,结合伪逆平差和卫星动力学定轨方法,建立导航星座整网自主定轨方法,并给出整网定轨基本流程,最后以典型Walker星座为例进行整网自主定轨仿真验证。结果表明,在初始位置误差1 m、星间测量噪声0.1 m、不考虑钟差的条件下,星座自主运行5 d,每颗卫星的定轨误差均小于0.8 m,星座平均定轨误差小于0.5 m,验证了该方法的有效性。     

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。     

北斗GEO卫星钟差频间偏差变化特性分析

解算北斗二号区域导航系统(BDS-2)、北斗三号全球导航系统(BDS-3) GEO卫星钟差频间偏差(inter-frequency clock bias, IFCB),对比分析其变化特性。结果表明,BDS-2 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB具有明显的时变性与周期性,BDS-3 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB时变性不明显。分析BDS-2单日IFCB的周期变化特性,并采用分析得到的周期构建IFCB模型化函数。应用多项式和基于谐波函数的混合函数分别对IFCB进行模型化处理,模型化结果表明：4阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 6 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.131 3 m; 8阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 4 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.123 8 m。当采用多项式进行IFCB模型化时,相应精度随多项式阶次的增加而提高,但仍然劣于基于谐波函数的混合函数。当用常数代替BDS-3相位IFCB结果时,平均拟合RMS优于0.000 5 m;当用常数代替伪距IFCB结果时,平均拟合...     

不同光压模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性分析

为分析不同光压模型在北斗卫星处于不同姿态控制模式下的定轨性能,从轨道内、外符合精度等方面分析ECOM 5参数模型、Box-Wing+ECOM 5参数模型和拓展版ECOM模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性。结果显示,卫星处于非地影期时,BDS-2卫星使用ECOM 5参数模型时内、外符合精度最优,而BDS-3 MEO卫星使用Box-Wing+ECOM 5参数模型与拓展版ECOM模型时的轨道精度要略优于ECOM 5参数模型,3者内符合精度差异小于1 cm;卫星处于地影期时,BDS-2与BDS-3 MEO卫星使用拓展版ECOM模型精度最高,与其他光压模型相比,其轨道切向与法向内符合精度提升约20%~70%;对于BDS-3 IGSO卫星,由于观测数较少,导致其轨道精度要远低于其他北斗卫星,但综合来看,ECOM 5参数模型表现略优。     

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。     

GRACE-FO卫星星间指向定标与性能评估北大核心CSCD

由于KBR相位中心、星敏感器安装矩阵在卫星入轨后可能发生变化,这将导致GRACE-FO卫星星间指向存在常偏。为了修正该常偏,需要对卫星姿轨控系统上注星间指向定标参数。推导星间指向定标和星间指向精度评估的相关算法,提出基于在轨路径的星间指向定标流程和实现策略,并基于地面路径对GRACE-FO卫星自发射以来的星间指向性能进行评估。星间指向角的标准差和RMS表明,GRACE-FO星间指向满足KBR正常工作所需的俯仰(pitch)和偏航(yaw)方向1 mrad、横滚(roll)方向10 mrad星间指向要求;卫星姿轨控系统的磁力矩器和姿控推力器能够配合完成姿控需求。     

高精度公共参数对轨道精度的影响分析

受BDS-2、GLONASS、Galileo卫星跟踪站在全球范围内数量少且分布不均匀的影响，在BDS-2、GLONASS、Galileo定轨过程中需要联合GPS解算高精度公共参数，以提高轨道精度。为优化联合定轨的数据处理策略，需要重点分析联合定轨中公共参数对轨道的影响，从理论上分析无电离层组合中公共测站坐标、对流层和接收机钟差参数对多系统联合定轨的贡献量，然后开展单系统和多系统联合定轨实验。结果表明，高精度的公共参数使各单系统的定轨精度有显著提升，BDS-2的IGSO及GLONASS、Galileo定轨精度提升20%，BDS-2的MEO定轨精度提升60%。     

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北斗卫星广播星历精度评估与单点定位优化模型

利用精密星历产品对BDS-2和BDS-3广播星历的精度进行系统评估,进一步比较分析不同BDS-2和BDS-3卫星星座组合对单点定位的影响,提出一种基于SISRE(signal in space range error)的单点定位加权优化模型.实验结果表明,BDS-2星座中MEO、IGSO和GEO卫星广播星历轨道误差的R...     

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。     

基于星间链路体制的北斗卫星时间同步可行性分析

BD-3试验星上搭载了Ka频段星间链路（ISL）设备，可进行Ka波段对地观测。推导了星间链路时分观测体制双向时间同步的数学模型；以ISL星地观测数据为样本分析ISL体制时间同步的可行性，并与L波段观测结果比对。结果表明，ISL体制钟速拟合参数与L波段结果一致性较好，7 d和3 d弧段拟合精度在1 ns以内，1 d和1 h弧段拟合精度均在0.2 ns以内，较L波段拟合精度有所提高,其中1 d为最优拟合时长；利用7 d的实测星地钟差进行向后1 d的钟差预报，结果显示，ISL星地钟差1 d预报误差为2 ns，较L波段预报精度略有提高；最后采用星地星间联合钟差观测，2 d内观测残差为0.52 ns，验证了ISL钟差观测的可行性。     

北斗三号卫星天线相位中心改正模型对精密定轨和定位的影响

基于实测数据分析天线相位中心PCO改正模型和观测值频点选择对北斗三号卫星精密定轨和定位的影响。结果表明,基于北斗官方CSNO发布的PCO模型定轨定位表现稍优于IGS协议模型。此外,相较于两者PCO模型差异的影响,B1C/B2a与B1I/B3I观测值频点的选择对精密定位影响更为显著。以IGS B1I/B3I PCO模型为参考,CSNO B1C/B2a PCO模型定位坐标在E、N、U方向上的精度分别提升约5%、13%、14%,可应用于北斗高精度数据处理。