MGEX广播星历轨道和钟差的精度评估

为了对MGEX提供的广播星历产品进行精度评估，本文推导了广播星历计算卫星在地固坐标系下位置的数学模型，归纳了精密星历对广播星历进行评估的基本原理和方法，借助MGEX系统提供广播星历产品，对比分析了MGEX系统提供的GPS卫星广播星历轨道及钟差的误差平均值和RMS值。试验结果表明：除个别卫星轨道误差RMS超过4 m，钟差误差平均值大于8 ns外，MGEX提供的7 d和27 d的广播星历产品的轨道精度都优于3 m，钟差误差小于6.5 ns。本文为使用MGEX广播星历的用户提供了参考依据。     

北斗卫星导航系统广播星历精度分析

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。     

广播星历SSR改正的实时精密单点定位及精度分析

本文分析了利用广播星历和SSR改正信息获取实时精密星历和卫星钟差的方法,并对生成的实时产品进行了精度评估:利用IGS分析中心提供的实时NTRIP数据流SSR改正信息,基于广播星历改正RTPPP模型实现了实时静态和动态精密单点定位,并分别进行了精度分析。结果表明:将广播星历SSR改正获得的实时产品与IGS最终产品相比较,卫星轨道互差RMS值为4cm~7cm、卫星钟差互差RMS值优于0.3ns;实时静态PPP在观测时段6h以上的情况下,可实现水平方向2cm、高程方向4cm的定位精度,24h单天解的平面及高程方向精度均优于2cm;实时动态PPP的定位精度可达cm级,收敛至亚dm级精度的时间与事后PPP在不固定非差模糊度情况下所需的时间相当。     

北斗广播星历精度评估

广播星历的误差能够直接影响卫星定位的精度,对北斗的广播星历精度进行分析可以为GPS与北斗组合定位观测值定权提供依据。通过与精密星历进行比较,结果表明: 北斗轨道误差优于5 m,钟差均方根误差优于13 ns,以空间信号测距误差（SISRE）为指标,北斗广播星历整体精度优于4.5 m。通过与GPS进行对比,结果表明北斗广播星历精度略低于GPS。     

GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

为了对多个全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统（global positioning system, GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（global navigation satellite system, GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system, Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）、准天顶卫星系统（quasi-zenith satellite system, QZSS）等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明:5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力（full operational capability, FOC）卫星的大量发射及运行,其广播星历轨道、钟差精度大幅度变好,切向轨道、法向轨道与钟差精度已赶超GPS;BDS的广播星历轨道精度离散度较大,钟差精度出现不稳定现象;QZSS的广播星历轨道与钟差精度的稳定性与离散度相对最差。以2018年1 a的广播星历与精密星历为例分析了各个系统当前的广播星历精度,结果表明,当前GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS的考虑轨道误差与钟差误差贡献的空间信号测距误差（signal-in-space ranging error,SISRE）分别为0.806 m、2.704 m、0.320 m、1.457 m、1.645 m,表明Galileo广播星历整体精度最高,GPS次之,其次分别是BDS、QZSS和GLONASS。只考虑轨道误差贡献的SISRE分别为0.167 m、0.541 m、0.229 m、0.804 m、0.675 m,表明GPS广播星历轨道精度最高,其次分别是Galileo、GLONASS、QZSS和BDS。GPS卫星广播星历中新型号卫星的钟差精度总体要优于旧型号卫星。     

北斗导航卫星相位中心修正

北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）发播电文时利用卫星钟差a₀参数修正了B3频点相位中心与质心差异的大部分偏差,利用卫星群延时间参数（timing group delay,Tgd）修正不同频点相位中心的差异部分。该方法实质是利用各向同性的卫星钟差修正具有各向异性的天线相位中心偏差,改正精度有限。为进一步提高广播星历精度,提出了先对卫星位置进行相位中心改正,再对相位中心的轨迹进行广播星历拟合的处理方法,分别比较了两种改正方法对用户距离误差（user range error,URE）以及精密单点定位精度的影响。分析表明,两种方法都能使URE和定位精度得到提高,且新方法比利用卫星钟差a₀参数的修正精度提高了约76%,定位精度提高了约12.5%,同时新方法的改正精度不受时空因素影响。利用广播星历拟合修正天线相位中心与不进行天线相位中心比较,定位精度提高约38.1%。最后分析了Tgd参数修正各频点天线相位中心不一致的残差,影响在毫米级,可以用于修正相位中心的频间差异。     

一种基于广播星历的实时高精度单点定位方法

针对远洋测量无法实时获取精密星历钟差或位置差分改正信息、导航定位精度不高的问题,提出一种基于广播星历的实时高精度单点定位方法。通过广播星历实时获取卫星三维位置和卫星钟差,使用扩展卡尔曼滤波进行数据处理,利用载波相位观测量来实现高精度单点定位。实测数据结果分析表明,该方法的静态和动态定位精度与SPP相比,均有50%左右的提高。可实现在没有精密星历钟差和外部改正信息情况下的较高精度单点定位,满足高精度远洋测绘的要求。     

不同参考基准精密星历对单点定位的影响

精密单点定位的实质就是利用精密星历和精密卫星钟改正来实现定位。但是IGS不同分析中心提供的精密星历和卫星钟改正数的基准不一致,如果使用不同分析中心提供的精密星历和卫星钟差就会对定位精度产生影响。本文采用IGS精密星历和JPL精密星历,使用相同的IGS精密卫星钟差,分别计算对测站坐标精度的影响。     

Galileo IOV卫星广播星历精度评估

介绍广播星历精度评估的基本原理与方法,在此基础上利用长达两年的广播星历数据分析比较Galileo现有IOV卫星的广播轨道精度、钟差精度以及整体精度SISRE的长期和短期变化趋势,结果表明,目前Galileo IOV卫星径向轨道精度优于0.5m,切向精度优于1.8m,法向精度优于1.5m,略优于切向,钟差精度优于5ns,SISRE优于1.3m。从星历精度的长期变化趋势来看,Galileo广播星历精度随系统发展有一定的改善。     

Galileo系统服务中断前后广播星历精度对比分析

2019年7月中旬发生的Galileo服务中断事件,在整个卫星导航发展史上都是较为罕见的重大事故。本文选取Galileo服务中断前后的广播星历,从纵向（利用中断前后29 d的数据）和横向（与其他主要系统进行对比）两个维度,通过卫星位置、速度、钟差、空间信号测距误差4个方面,对中断事件前后广播星历计算精度进行了较为全面的分析。结果表明：从纵向维度来看,服务中断前,Galileo健康卫星数发生剧烈变化,卫星钟差精度普遍发散,卫星位置、速度精度未发生明显异常,服务恢复后各项指标随之恢复正常。从横向维度来看,与GPS相比,Galileo系统目前在卫星位置速度精度、卫星钟差精度方面已表现出优于GPS的性能,在空间信号测距误差（SISRE）方面,Galileo轨道精度具有明显优势,平均SISRE达到0.27 m。GPS与BDS相当,GPS平均SISRE达到0.61 m,BDS的3类卫星MEO、IGSO和GEO分别达到0.76、0.58和0.68 m;QZSS的IGSO和GEO卫星平均SISRE分别达到0.85和0.99 m。GLONASS轨道精度稍差,平均SISRE为1.05 m。     

快速星历代替最终星历的可行性研究

精密单点定位中卫星星历误差和卫星钟差是影响定位精度的重要误差。基于传统的消电离层模型,编制相应的程序,然后对目前IGS提供的2种精密星历（IGF、IGR）及其钟差进行实验分析。结果表明,快速星历及其钟差可以代替最终星历及其钟差进行定位。     

广播星历和精密星历解算GPS基线成果的比较分析

本文对长度不同的基线分别使用广播星历和精密星历进行解算,分析了两种星历对基线解算结果的影响.通过对解算结果的比较得到使用广播星历的最佳基线长度范围,结果表明,对于长度小于100km的短基线而言,广播星历能够达到与精密星历同样的效果.     

基于精密星历的北斗卫星广播星历精度分析

卫星广播星历的精度直接决定用户导航定位的精度。它既是实时用户关心的问题,也是系统建设者检验系统服务水平的重要指标。本文介绍了事后精密星历和卫星激光测距观测量评估广播星历精度的原理和方法,采用事后精密星历评估广播星历的精度,利用激光测距观测量进行精度检核。分析表明：北斗卫星广播星历的视向距离误差优于1m．     

快速精密星历与最终精密星历对定位精度的影响和比较

星历的精度会对单点定位和相对定位的解算结果产生影响,利用IGS跟踪站给出的观测数据以及快速精密星历和最终精密星历来进行计算,结果表明,用快速精密星历代替最终精密星历是可行的。     

广播星历和精密星历对解算某港区GPS控制网成果影响分析

比较了广播星历和精密星历的差异,利用两种星历对某港区GPS控制网外业观测数据进行处理,分析了广播星历和精密星历对GPS网基线解算和网平差的影响。结果表明,常规短基线GPS控制网,完全可以用广播星历代替精密星历进行后处理解算,获取高精度的后处理结果。     

GPS卫星星历精度分析

通过对广播星历的计算精度和精密星历的拟合精度的研究分析,得出对于3 h的观测时段,广播星历计算的卫星坐标的精度相当于精密星历的7阶Chebyshev多项式的拟合精度。精密星历的拟合精度随拟合阶数的增加而提高。对于3 h的观测时段,精密星历的10阶Chebyshev拟合卫星坐标能达到亚毫米级拟合精度。     

不同星历对精密单点定位的影响

分析了GNSS卫星星历几种类型的精度,并对精密星历进行了详细分析。将超快星历、快速星历和最终星历对比后得出,快速星历在精度上比较接近最终星历。通过对比常用的几种卫星坐标插值拟合方法,认为采用Chebyshev多项式拟合方法对精密星历进行拟合插值,拟合效果比较好。     

基于广播星历的单点定位精化研究

简要介绍单点定位技术发展的意义,探讨了单点定位的基本原理、处理方法、所涉及的误差改正以及数据处理中的一些关键技术,对现有基于广播星历的单点定位计算方法进行了精化,通过采用低通滤波技术,使之更具有实用性。最后根据实测数据的计算分析得到了一些比较好的结果。     

Ephemeris errors of GPS satellites

Ephemeris errors are supposed to be a major factor limiting the usefulness ofGPS in high precision geodesy. Considerations of orbital mechanics suggest that, regardless of their complexity, the uncertainties in the solar radiation pressure model, the gravity field model, and the estimated initial state, may have simple effects on the ephemeris. This possibility has been tested by fitting linear combinations of simple functions—chosen on theoretical grounds—to simulated errors of three-day ephemerides. With a set of five functions for the across-track component, six for the radial, and seven for the along-track, it has been possible to fit the position errors to better than 1% of theirr.m.s values, in all the caces studied. The simulations included —besides solar radiation pressure errors—gravity field model and initial state uncertainties, as well as an unknown constant force along the axis of the solar panels. The solar radiation force was calculated taking into account the shape, orientation, and physical properties (reflectivity and specularity) of the main parts of the spacecraft, under various conditions of illumination (continuous sunlight, eclipses, etc.).     

GPS精密星历插值法与拟合法的精度分析

介绍了拉格朗日多项式插值和切比雪夫多项式拟合的原理,阐述了插值和拟合的滑动式算法。通过算例分析了插值法和拟合法的精度,研究了多项式阶数以及节点数对精度的影响。结果表明：在一定范围内,多项式的阶数越高,插值和拟合的精度越高。当切比雪夫多项式拟合节点数选为拟舍阶数加上1时,拟合精度最高,其结果与拉格朗日插值结果有很高的一致性。