GPS卫星精密定轨中的摄动力分析

在介绍各种摄动模型的基础上,将IGS提供的SP3精密星历作为几何轨道,应用不同的摄动模型进行几何轨道平滑,求得卫星轨道的动力学参数,再用动力学参数积分求定卫星的轨道,将其与IGS提供的SP3精密星历进行比较,从而详细分析每一种摄动力对GPS轨道影响的量级,而且说明建立的GPS卫星轨道的摄动模型是比较准确的。     

几种LEO星载GNSS精密定轨方法的对比分析

介绍了几何法、动力法、动力平滑法、约化动力法四种常用的LEO星载GNSS精密定轨方法,对比了四种方法的异同,设计实测算例,对几种方法的应用效果进行了比较分析,结果表明:通过选用适当的观测量及数据处理方法,几何法定轨精度能够达到1 m左右水平;大气阻力模型的不完善是动力法与动力平滑法精度受限的主要原因,若不考虑大气阻力,两者的精度仅能达到优于0.5 m的水平,动力法精度略高,而动力平滑法则更易实现;约化动力法通过引入经验力参数,能够弥补力学模型不足的缺陷,在不考虑大气阻力的条件下,其精度相比动力法有显著提高,能够达到cm量级。     

ZY-3卫星姿态插值与拟合方法研究

卫星姿态作为构建ZY-3卫星高分辨率遥感影像严密几何成像模型的必要参数,其精度对卫星影像几何定位精度有直接影响,因此研究如何获取卫星成像时刻的三线阵影像扫描行精确姿态具有重要意义。本文分别基于多项式插值方法、多项式拟合方法及球面线性插值方法对ZY-3卫星星上直传精密姿态进行了拟合与平滑,进一步与基于高精度几何定标场反演的对地相机精密姿态进行了比较。研究结果表明,基于欧拉角姿态参数的插值拟合方法同样适用于四元数姿态参数,两者精度相当,且姿态拟合精度可以达到1~2角秒级,为遥感影像高精度几何处理提供精确可靠的外方位角元素。     

基于DInSAR技术与断层自动剖分方法反演断层滑动参数

以合成孔径雷达差分干涉测量(DIn SAR)技术获得的同震形变数据为约束,基于弹性位错模型反演获得发震断层的几何、运动参数(也称滑动参数),对于了解震区断层活动特征和评估潜在灾害风险具有重要意义。现有的断层滑动参数反演多是基于矩形位错元的均匀剖分或人为设定剖分,所得结果易出现"伪滑动"和滑动分布过于平滑的问题,不足以精确地反映断层面上的滑动细节。为此,引入断层自动剖分方法。该方法兼顾了模型残差最小化与平滑最优原则,在形变数据的有效约束下获得可靠解。以巴姆地震为例反演获得断层的几何参数与滑动参数。实验结果表明,对于单断层的滑动参数反演,应用断层自动剖分方法可获得较可靠的结果。     

GPS动力法定位的模型与估计问题

研究GPS在动力学环境下的网定位,对我国来说具有很大的吸引力。在GPS定位实践中,动力法及半动力法的轨道改进定位方式都具有广泛的应用,但前者概括了卫星定位中最一般的动力学问题。因此,本文归纳和建立了相应的动力法定位模型,包括轨道状态方程、地面测站的状态方程及观测方程。简要介绍了更能反映卫星定位问题统计和力学本质的最优滤波和最优控制的估计方法。最后给出了事后轨道估计的最佳平滑方程。     

正规化矩阵正定时半参数估计量的统计性质

利用补偿最小二乘原理构造加权惩罚平方和,得到半参数模型中正规化矩阵正定时参数和半参数的估计量.从偶然误差的统计特征出发,详细讨论这种平差方法得到的参数估值的一些统计性质,并对半参数平差与最小二乘法的参数估计值进行比较.理论分析表明,通过选取合适的平滑参数,半参数平差方法优于最小二乘法.另外从数理统计的角度对平滑参数的选取进行分析,得到平滑参数的取值范围,也给出了平滑参数对模型精度的影响.     

随机时变抗风结构动力可靠性分析

研究了随机时变结构特性，提出了随机时变强度的衰减表达式；在随机动力荷载作用下，用振型分解法分析了时变参数结构的动力响应，得到了此类结构的动力响应谱与数字统计式；给出了确定时变界限的方法；在若干基本假设下，得到了时变结构的可靠度计算公式；提出了在役结构时变可靠度的分析方法，以及结构在设计使用期与预计使用期限内可靠度评估公式     

用L-曲线法确定半参数模型中的平滑因子

提出了一种新的方法——L-曲线法确定平滑因子。通过确定合适的平滑因子，更好地控制了残差部分V^TPV与光滑度部分S^TRS之间的平衡，得到了更准确的参数估值。通过算例，将基于L-曲线法确定平滑因子的半参数模型解算方法和其他方法进行了比较。结果表明，用L-曲线法确定平滑因子后，提高了半参数模型计算结果的精度，可以更好地将观测值中的系统误差分离出来。     

GPS轨道合成原理及其实现

采用轨道叠加的方法,对将单天解轨道合成为多天解轨道算法过程进行了详细推导,并通过算例证明了轨道合成对提高轨道产品精度（特别是在局域定轨中）的有效性。同时对利用动力平滑的方法实现简化的轨道合成进行了原理分析,并对基于法方程叠加的轨道合成与利用动力平滑的方法进行简化的轨道合成方法进行了比较。     

一种平滑程度可控的等高线平滑方法

提出了一种能够通过具有实际意义的参数控制等高线平滑程度,通过等高线平滑可以控制等高线细节的表达程度的方法,能够完成不同尺度下等高线的简化;算法通过结合曲线平滑和迭代最大残差抑制方法,完成等高线平滑程度控制,此时全体高程点平面位移均低于给定平滑容差.首先通过自适应算法选取最大平滑因子,对全体高程点进行平滑处理,选择点位位移最大高程点进行局部处理,以一定倍率逐渐减小平滑因子,使得该点点位位移低于给定平滑容差;不断重复该过程,直到全体高程点点位位移均低于给定平滑容差,从而完成等高线平滑程度的控制.经实验验证,等高线平滑后曲线曲率更小,曲率变化更加均匀,且等高线精度能够通过参数进行控制.     

一种基于IGS超快星历的区域性实时精密单点定位方法

实时GPS精密单点定位需要实时的卫星轨道和钟差产品,为此提出一种利用区域GPS连续运行参考站和IGS发布的IGU超快轨道进行实时精密单点定位的方法.该方法首先利用连续运行参考站观测数据与IGU超快轨道预报部分进行实时GPS卫星钟差的估计,然后利用估计得到的实时GPS卫星钟差产品和IGU超快轨道预报部分,进行用户GPS接...     

自适应滤波在LEO星载GPS实时定轨中的应用

针对低轨卫星LEO星载GPS实时定轨中存在的问题,提出了以单点定位结果为观测值,采用自适应卡尔曼滤波(AKF)方法进行动力平滑来实现LEO星载GPS实时动力法定轨。采用2004-03-29~31日的GRACE-A卫星实测数据进行了实时定轨计算,并分析了自适应因子、噪声补偿方差、GPS信号中断对自适应定轨的影响。通过计算分析发现,采用AKF进行LEO星载GPS实时定轨可有效解决采用EKF噪声补偿方差难以确定的难题。同时还发现,采用AKF进行LEO星载GPS实时定轨具有较强的稳定性。     

均方根信息滤波和平滑及其在低轨卫星星载GPS精密定轨中的应用

从均方根信息滤波和平滑的基本原理出发．结合卫星定轨的实际特征．导出了其在精密定轨软件中实现的详细公式；针对均方根滤波的特点，提出了快速高效地探测和修复GPS观测数据中周跳的新方法。利用实测星载GPS数据验证了基于均方根滤波的质量控制算法的可靠性．得到了有益的结果。     

天线相位中心改正对BDS二代卫星精密定位的影响分析

精确改正卫星端PCO/PCV偏差是实现精密单点定位的重要前提。本文对目前多家分析中心提供的不同的BDS二代卫星端PCO/PCV改正值进行了PPP定位精度评估,评估过程中选取了15个MGEX测站,设计4套方案分别处理了静态PPP和动态PPP。结果表明：①BDS 3类不同结构类型的卫星端PCV改正值在视线距离上引起的误差最大可达10 cm,必须加以改正;②当使用同一分析中心的精密产品和PCO/PCV改正值时,其坐标残差较小、收敛速度较快,收敛后N、E、U 3个方向的坐标定位精度较高;③当使用ESA的精密轨道和钟差进行PPP解算时,整体上的动态定位残差RMS最低,动态定位效果最好,相对于使用IGS的PCO/PCV,其在E、N、U方向提高率分别约为31%、20%和9%。本文对高精度动、静态导航和定位的参数模型选取具有一定的参考价值。     

基于Helmert变换的GPS动力学轨道平滑(英文)

Orbit fitting is used in many GPS applications. For example, in Precise Point Positioning (PPP), GPS orbits (SP3 orbits) are normally retrieved either from IGS or from one of its Analysis Centers (ACs) with 15 minutes’ sampling, which is much bigger than the normal observation sampling. Therefore, algorithms should be derived to fit GPS orbits to the observation time. Many methods based on interpolation were developed. Using these methods the orbits fit well at the sampling points. However, these methods ig...     

Orbit fitting based on Helmert transformation

Orbit fitting is used in many GPS applications. For example, in Precise Point Positioning (PPP), GPS orbits (SP3 orbits) are normally retrieved either from IGS or from one of its Analysis Centers (ACs) with 15 minutes’ sampling, which is much bigger than the normal observation sampling. Therefore, algorithms should be derived to fit GPS orbits to the observation time. Many methods based on interpolation were developed. Using these methods the orbits fit well at the sampling points. However, these methods ignore the physical motion model of GPS satellites. Therefore, the trajectories may not fit the true orbits at the periods in between 2 sampling epochs. To solve this problem, we develop a dynamic approach, in which a model based on Helmert transformation is developed in GPS orbit fitting. In this orbit fitting approach, GPS orbits at sampling points are treated as pseudo-observations. Thereafter, Helmert transformation is built up between the pseudo-observations and dynamically integrated orbits at each epoch. A set of Helmert parameters together with corrections of GPS initial orbits are then modeled as unknown parameters. Results show that the final fit orbits have the same precision as the IGS final orbits.     

精密卫星钟差加密方法及其对星载GPS低轨卫星定轨精度影响

系统分析、比较了几种精密卫星钟差加密方法，研究了利用全球分布的IGS永久跟踪站的GPS观测数据估计高采样率卫星钟差参数的原理与方法，并将各种卫星钟差加密方法得到的结果与IGS数据分析中心估计的卫星钟差结果相比较。最后将不同加密方法得出的精密卫星钟差结果用于基于星载GPS双频非差观测值的CHAMP低轨卫星的定轨，并将不同方法得到的定轨精度进行比较。结果表明，利用地面跟踪站的GPS观测数据，可高精度、高密度地估计GPS卫星钟差，估计精度可达0．1～0．5ns。经地面GPS跟踪站数据估计的GPS卫星钟差，应用于基于PPP方法的低轨卫星定轨，其定轨精度在10cm以内。     

北斗三频数据的两个无电离层组合轨道钟差估计及其应用

本文针对全球连续监测评估系统（iGMAS）和国际多系统GNSS试验计划（MGEX）两个观测网接收到不同频率北斗卫星数据的情况,提出了一种北斗卫星（BDS）3个频率（B1I、B2I、B3I）的两种无电离层组合（B1/B3和B1/B2）数据精密定轨（POD）和钟差估计（CE）方法。该方法可以统一处理上述两个观测网收到的北斗二代（BDS-2）,北斗三代试验系统（BDS-3e）和北斗三代全球系统（BDS-3g）3个频率的观测数据,并在一次程序运行中对所有北斗卫星进行联合处理,可有效提高一次运行的数据使用率,从而提高参数估计精度。采集了多天iGMAS、MGEX的GPS和BDS数据进行试验。结果表明,对BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨时,采用三频两组合方法后由于增强了观测几何,BDS轨道重叠RMS为15.9 cm,比传统双频法定轨精度提高11.3%。新方法引入了与卫星端3个频率相关的码偏差,该量多天估计结果稳定,证明了模型和方法可靠。将新方法用于BDS-3g+BDS-3e+BDS-2+GPS联合定轨,6颗BDS-3g的MEO卫星轨道重叠RMS为14.5 cm,钟差重叠RMS为0.43 ns,与BDS-3e的15.1 cm和0.49 ns相当。开展了北斗卫星精密单点定位（PPP）试验,结果显示增加了BDS-3g的6颗MEO的精密轨道和钟差后,测站定位精度水平为39.6 mm,天顶为37.8 mm,比仅用BDS-2和BDS-3e卫星定位精度提高了11.1%。     

BDS/GPS联合定轨的贡献分析

北斗卫星导航系统（BeiDou satellite navigation system,BDS）目前暂未具有全球导航定位能力,卫星轨道的全程跟踪与测站的几何结构还不完善,影响了卫星轨道的测定精度。针对上述问题,根据动力学定轨的原理与方法,推导了多个全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）联合定轨对参数求解精度的解析贡献量,并利用实测数据分析了BDS/GPS联合定轨对轨道和钟差求解精度的统计贡献量。结果表明,联合定轨对系统间公共参数求解精度的贡献显著,除地球静止轨道（geostationary orbit,GEO）卫星外,其余轨道和钟差求解精度均有显著提高。BDS/GPS联合定轨对BDS卫星轨道、卫星钟差均方根误差（root mean square,RMS）以及接收机钟差RMS的统计贡献量分别为36.21%、26.88%和20.88%,其中对可视卫星数较少的区域接收机钟差求解精度的贡献尤为显著,贡献量为45.95%。     

LEO卫星轨道预报精度分析

利用动力学拟合法,以HY-2A卫星为例分析不同拟合区间对预报不同弧长的轨道精度的影响。基于CNES提供的事后精密星历和采用非差简化动力学方法获得的厘米级快速轨道两种产品,进行卫星轨道预报。结果表明:采用24 h和12 h拟合区间分别预报12 h轨道时,其3DRMS优于6 dm;当预报24 h轨道时,3DRMS优于1 m。