GPS实时单站测速和相对测速的误差比较与精度分析

基于GPS多普勒测速原理，结合广播星历介绍实时单站测速和相对测速的数学模型，分析并对比两者的误差源及其对测速精度的影响，然后采用实测数据进行静态环境下和低动态环境下测速精度的实验验证。结果表明，在基线长度约为600 km的静态环境下，采用原始多普勒观测值相对测速精度和单站测速精度都为cm/s级，且相对测速RMS值大于单站测速RMS值；采用高频相位导出多普勒观测值两种测速模式的精度都为mm/s级，且相对测速RMS值略小于单站测速RMS值。在低动态环境下，采用原始多普勒观测值两种测速模式精度都为dm/s级，采用高频相位导出多普勒观测值两者精度都为cm/s级。     

HY-2B星载GPS数据质量及简化动力学精密定轨分析

对HY-2B卫星星载GPS数据进行质量检查,分析伪随机脉冲先验值对简化动力学精密定轨的影响。结果发现,在所有时间间隔中,先验标准差为1×10^-8 m/s²时定轨精度最高,最优伪随机脉冲时间间隔为6 min。估计天线相位中心变化（PCV）,分析不同分辨率（10°×10°、5°×5°）PCV模型对定轨结果的影响,并使用载波相位残差、重叠轨道比较和SLR检核对定轨结果进行检验。结果表明,99%以上的历元能观测到4颗以上GPS卫星,数据完整率达到99.65%,L1、L2波段的多路径误差RMS均值分别为15.7 cm、9.5 cm,证明HY2国产接收机性能良好。轨道内符合精度均达到cm级;未加PCV模型时,SLR检核RMS值为27.8 mm,加入10°×10°、5°×5° PCV模型后,SLR检核RMS值分别提高0.9 mm和1.2 mm,说明轨道外符合精度也达到cm级。     

顾及天线相位中心误差的SWARM卫星简化动力学精密定轨

对SWARM卫星进行简化动力学精密定轨，估计接收机天线相位中心偏差（PCO），并基于所得到的载波相位残差对天线相位中心变化（PCV）误差进行建模，验证其对轨道精度的影响。结果表明，当使用PCO信息时，定轨精度改善明显，径向、切向和法向的RMS值分别提升47%、48%和66%；加入PCV模型后，3个方向的精度有mm级的提升。SLR检核结果显示，同时考虑PCO和PCV，SWARM三颗卫星的平均RMS值为2.29 cm，与事后科学轨道十分接近。对比不同分辨率PCV模型定轨的结果发现，选择5°×5°PCV模型较为合适。     

基于低成本单频u-blox接收机的GPS/BDS定向性能分析

针对高精度GNSS定向应用场景，通过实验对比对低成本单频u-blox接收机的数据质量和解算精度。结果表明，u-blox接收机GPS、BDS观测值的信噪比略低于测量型接收机；伪距精度分别为0.91 m、0.56 m，相位精度分别为1.35 cm、1.20 cm。在静态观测环境下，u-blox的定向精度可以达到航向0.2°/m和俯仰0.4°/m；动态环境下解算结果稍差，但也可以达到航向0.3°/m和俯仰0.6°/m，略低于高成本测量型接收机单频数据的实时动态定向精度。     

BDS/GPS多普勒测速与动态PPP测速精度分析

针对BDS和GPS,采用全球分布的5个IGS测站数据和车载实验数据,使用精密卫星轨道和钟差产品,对比分析原始多普勒频移、载波相位导出多普勒频移、动态PPP三种测速方法的精度.在静态仿动态测速实验中,3种方法水平方向精度分别为10 mm/s、4 mm/s、5 mm/s;在动态车载实验中,导出多普勒测速和动态PPP参数法水...     

基于GPS掩星的单频处理验证及精度分析

基于FY-3E卫星上的GPS掩星观测数据对单频掩星处理算法进行验证并分析其精度。首先由L₁频点的载波相位观测和伪距观测C₁计算出相对电离层TEC(relTEC);然后重构第二频点的载波相位观测L^*₂,并反演大气折射率产品;最后验证和分析单频相对电离层电子总含量relTEC、重构L^*₂附加相位和折射率产品的精度。结果表明：1)单频计算得到的relTEC和L^*₂附加多普勒与双频结果的相关性系数多数大于0.95;2)L^*₂附加多普勒的相对平均偏差多数小于0.2%,相对标准差多数小于0.4%;3)单、双频反演折射率相对ERA5数据的bias和RMS指标一致性良好,位势高度在25 km以上单频反演的折射率精度相比双频有微弱降低。     

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。     

融合BDS/GPS/GLONASS反演全球电离层特性研究

融合BDS/GPS/GLONASS三系统,采用载波相位平滑伪距观测值和球谐函数建立电离层延迟改正模型,并进行全球电离层反演实验。结果表明,电离层延迟格网值与IGS各分析中心最终产品对比,精度均在4 TECu以内,均值为0.675 TECu。〖JP2〗与基准站GNSS实测TEC比较,差值的均值在5 TECu以内。对计算得到的频间偏差月综合产品进行外符合精度和稳定性分析表明,GPS精度优于GLONASS,而BDS稳定性较差。     

Android智能手机星间单差法伪距平滑算法研究

受到手机芯片和天线等影响,智能手机原始伪距观测值的噪声较大,同时受多路径影响严重,导致手机定位不准确、轨迹不平滑。针对上述问题,提出一种星间差载波相位平滑伪距、星间差多普勒平滑伪距和星间差速度约束自适应切换滤波定位算法,可充分发挥相位和多普勒观测值的作用,提高伪距观测值的精度并减少平滑伪距噪声。在静态和动态环境中分别对单频和双频智能手机定位性能进行分析。结果表明,双频定位效果优于单频,星间差速度约束自适应切换滤波定位算法最优。与抗差伪距法相比,静态环境下小米8在水平和高程方向上的精度分别提升1.49 m和1.38 m,华为P40分别提升2.11 m和1.53 m;动态环境下小米8在水平和高程方向上的精度分别提升1.75 m和1.25 m,华为P40分别提升2.58 m和1.85 m。     

GPS长距离基线精确解算的有关问题探讨

探讨了GPS长距离基线精确解算方法及其解算精度与观测时间的关系.研究表明,充分利用载波相位各组合观测值特点的L5-L3解法比L3解法好;长距离基线解算时,观测时间达到一定长度后,其精度趋于稳定,再观测更长时间精度提高很少,甚至不提高.     

Kalman滤波估计GPS载波相位变率的测速方法与实现

利用差分测速和Kalman滤波估计相位变率方法对某次航空重力测量的飞行数据进行了解算,通过与GT-1A自带的GPS高精度定位测速软件和WAY-Point软件比对分析,结果表明：采用Kalman滤波估计相位变率的GPS差分测速,能够适应较复杂的运动模式,定速精度达到mm/s级,高于WAY-Point软件的动态测速精度。     

利用Butterworth滤波器平滑加速度计的双天线GNSS/MEMS组合测姿

在双天线GNSS/MEMS组合测姿中,低精度、低成本的MEMS加速度计输出通常包含比较大的噪声,导致由加速度计调平计算得到的水平角观测值精度较低,影响组合测姿的精度和可靠性。不同于传统的时域降噪方法,从频域的角度出发,根据实际车载运动中加速度计输出具有因汽车固有结构产生的高频振动噪声的特点,利用滑动窗口的Butterworth低通滤波器平滑加速度计输出。动态车载实验结果表明,该滤波器降噪效果明显。与滤波前相比,水平角观测值精度提升了约4倍,达到(0.643°,0.546°)。在此基础上,滤波后组合测姿精度也从(0.124°,0.738°,0.532°)提升到(0.122°,0.074°,0.052°),其中水平角精度提升了大约一个数量级,滤波后的测姿结果更加准确可靠。     

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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。     

固定模糊度的GRACE-FO卫星简化动力学定轨精度分析

对GRACE-FO卫星进行精密定轨研究,利用简化动力学方法处理其14 d的星载GPS数据并进行精度分析。通过载波相位残差分析、重叠弧段比较、参考轨道比较以及KBR检核,对比通过UPD方法固定模糊度参数的简化动力学轨道与浮点解轨道。结果表明,GRACE-FO卫星固定解轨道的载波相位残差约为1 cm,比浮点解大1～2 mm。3 d固定解重叠弧段差异的RMS值在R、T、N方向上均小于等于9.4 mm,优于浮点解的12.4 mm。与GFZ提供的精密科学轨道相比,GRACE-C卫星简化动力学固定解轨道在各方向上差异的RMS均值均小于1 cm,表明解算得到的轨道与PSO具有较高的一致性。固定模糊度后K波段测距(K-band ranging)检核残差的RMS均值从9.6 mm下降到6.7 mm,说明固定解能够进一步提升GRACE-FO卫星间的相对位置精度。因此,模糊度固定能够改善GRACE-FO卫星的定轨精度,提供更可靠的轨道服务。