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。     

BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心（GFZ）与武汉大学（WHU）精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明：1）四大导航系统（GPS、GLONASS、BDS、Galileo）的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号（BDS-3）卫星钟精度相比北斗二号（BDS-2）有显著提升。2）亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优（与Galileo基本相当）,优于BDS和GLONASS的定位结果。3）BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4）B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。     

BDS PPP高精度时间传递方法与精度比较

利用武汉大学发布的事后精密星历和5 min间隔的精密卫星钟差产品,运用北斗精密单点定位技术（BDS PPP）进行时间传递实验,实验数据采用甘肃省卫星定位连续运行基准站中4个站3 d的观测结果。为了验证BDS载波相位法（BDS CP）时间传递的精度,将其与GPS CP法进行对比。结果表明,BDS CP法与GPS CP法之差的RMS大约在±0.055 ns左右,而GPS CP法可以实现0.1～0.2 ns的时间传递,因此在亚ns量级上可以认为这两种方法的精度基本相当。     

姿态和光压模型对北斗导航卫星精密定轨的影响分析

通过GPS/BDS双系统联合定轨给出北斗系统新老卫星的轨道精度变化特征，分析不同姿态控制模式对卫星精密定轨的影响及其原因；针对光压模型的不足，讨论两种改进的定轨策略对北斗系统精密定轨的适用性。结果表明，当太阳矢量与卫星轨道面的夹角小于4°时，采用动偏-零偏转换模式的IGSO/MEO卫星会有明显的轨道精度下降，而IGSO-6卫星的轨道精度变化较为平稳，没有明显的精度衰减；ECOM光压模型较适用于IGSO-6卫星，但不适用于其他卫星；两种改进的定轨策略都能在一定程度上提高北斗导航卫星精密定轨的精度，可为北斗系统精密定轨提供参考。     

不同接收机北斗天线相位中心改正模型定轨性能分析北大核心CSCD

为建立北斗精密定轨接收机天线相位中心改正(phase center correction, PCC)模型最优化策略,首先对GPS的IGb R3和IGb 14标定值进行比较,两组模型值差异较小,表明在未提供北斗接收机天线IGb 14标定值的情况下采用IGb R3标定值代替具有可行性。进一步,设计PCC赋0、GPS L1/L2频点改正值代替、IGb R3标定值代替3组接收机PCC模型分析其对北斗精密定轨的影响。结果表明,接收机天线相位中心偏差(phas center offset, PCO)对精密定轨影响较大,对于北斗三号精密轨道,采用IGb R3模型的结果最优,其平均轨道拟合精度为3.4 cm;使用GPS的L1/L2代替值次之。最新框架下北斗接收机精确PCC模型公布前,推荐采用IGb R3值用于北斗三号精密轨道解算。     

DCB对精密单点定位精度影响研究

分析精密单点定位观测模型中的卫星钟差改正项(包含硬件延迟偏差改正),给出采用IGS精密卫星钟差产品进行卫星钟差改正时的硬件延迟偏差改正方法.并通过实测数据定量分析硬件延迟偏差改正在静态及动态两种定位方式中的影响.实验结果表明:精密单点定位中,硬件延迟偏差改正对静态定位的影响很小,可以忽略;对动态定位的影响可达到cm级,应该加以考虑.     

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。     

BDS卫星端差分码偏差对定位的影响及改正模型研究

分析GPS时空参考点下卫星钟差参数改正原理,结合伪距观测方程推导BDS单频及双频消电离层组合在标准单点定位、精密单点定位下的差分码偏差（DCB）改正公式。采用MGEX发布的DCB文件,分别进行多个测站的定位解算。结果表明,BDS伪距B1B2及B1B3双频定位DCB改正前E、N方向精度较单频差,严重影响定位精度,改正后E方向精度提高在dm级,N、U方向提高在m级;精密定位下B1B3组合DCB改正后与B1B2组合定位结果非常吻合,静态及仿动态下精度都有提高。     

北斗天线相位中心改正策略及其对定位精度的影响分析

当前尚未有权威机构发布北斗接收机天线相位中心改正信息，从而影响和限制了北斗系统的高精度定位应用。针对这一亟待解决的问题，采用以GPS天线相位中心改正（PCO和PCV改正）模型代替BDS天线相位中心改正来提高北斗定位精度的处理策略。结果表明，采用上述处理策略，PPP高程方向偏差从1 dm减小到cm级，相对定位的高程方向偏差从cm级减小到mm级，验证了此处理策略的有效性和可行性。     

北斗三期试验卫星精密定轨及对PPP定位影响的分析

基于北斗三期试验卫星的实测数据确定其精密轨道和钟差,结果表明三期试验卫星IGSO径向重叠弧段精度优于7.0 cm,MEO优于5.3 cm,与二期非GEO卫星相当。采用相应轨道和钟差产品进行静态精密单点定位结果表明,在加入北斗三期试验卫星后,监测站坐标平面精度优于1.0 cm,高程精度优于2.6 cm,相对于仅采用北斗二期卫星定位结果分别提高0.5 cm和1.2 cm,且收敛时间缩短约2 h 35 min。     

BDS卫星钟差短期预报性能分析

采用BDS精密钟差数据进行短期预报实验,通过线性模型、二次多项式模型、灰色模型和Kalman滤波模型对14颗BDS卫星的钟差预报效果进行比较和分析,总结不同类型卫星的钟差预报性能和利用各模型进行BDS卫星钟差预报的相关特性。     

GNSS融合动态精密单点定位性能分析

基于武汉大学PANDA软件生成的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统精密轨道和钟差产品,采用MGEX跟踪站多模观测数据进行试算,对GPS、GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、GPS/GLONASS/BDS以及GPS/GLONASS/BDS/Galileo 7种模式的动态精密单点定位的精度和收敛性进行比较。结果表明：1）BDS动态PPP收敛速度较慢,收敛后精度能够达到cm级;2）GPS/BDS融合定位北方向分量精度不如GPS单系统定位,但东方向和高程方向分量收敛速度和定位精度都得到改善;GPS/GLONASS和GLONASS/BDS融合定位提高了东方向、北方向和高程方向分量的收敛速度和定位精度;3）GPS/GLONASS/BDS融合定位20 min即可收敛,收敛后平面精度优于1 cm,高程精度优于3 cm;Galileo的引入对收敛速度和定位精度的改善不明显。     

GEO卫星对BDS相对定位性能的影响分析

对BDS高精度相对定位中GEO卫星的影响进行研究和分析。首先实现非差观测模型的BDS定位解算,在非差观测模型的基础上实现BDS高精度相对定位解算模型,然后分别利用全星座卫星和IGSO+MEO组合进行高精度相对定位处理,分析GEO卫星对BDS相对定位收敛时间和定位精度以及PDOP值的影响。结果表明,GEO卫星能稳定增加观测卫星数量,改善PDOP值,提高定位收敛速度和精度,BDS全星座高精度相对定位静态单天解与动态解均达到或优于cm级。     

基于三频GIF组合的载波相位观测精度分析

鉴于三频GNSS在削弱观测误差方面的优势，基于GNSS三频载波观测独立等精度的假设，在利用滑动多项式拟合实现三频载波无几何无电离层GIF组合观测精度快速估计基础上，研究了一种载波观测精度快速估计算法。GPS和BDS三频数据实验结果表明，该算法可实现三频载波观测精度的快速估计，为快速精密单点定位提供准确的随机函数模型。     

GPS/BDS分类组合定位的指数加权Helmert方差分量估计法

针对北斗卫星导航系统（BDS）星座结构复杂、不同类型卫星观测值残差差异较大的不利条件，将BDS系统中IGSO、MEO、GEO 3种卫星的观测值进行分类定权，提出一种顾及历史权比的指数加权Helmert方差分量估计法来精确确定不同系统之间观测值的权阵。为了验证该方法在GPS/BDS组合定位中的有效性，采用单点定位模型分别进行静态和动态导航实验，并将其定位结果与等权模型以及不考虑指数加权的Helmert方差分量估计方法进行对比。结果表明，采用改进的加权方法，在东、北、天3个方向的定位精度均获得显著提高，在静态条件下，相对于等权模型，改进方法3个方向的定位精度提高幅度分别达到50.0%、51.0%和42.0%；在动态条件下，定位精度提高幅度分别为10.0%、8.0%和9.0%。特别在卫星数量较少、卫星几何图形强度较差时，定位结果的改善效果更为明显。     

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基于BDS与GPS精密单点定位的天顶对流层延迟估计比较

在BDS与GPS现有星座条件下,针对若干IGS和MGEX跟踪站的实测数据,利用CODE事后GPS产品与WHIGG计算的BDS精密轨道和钟差,对GPS单系统、BDS单系统及两者组合系统进行精密单点定位（PPP）处理,估计出相应的天顶对流层总延迟量,并进行分析比较。实验表明,与IGS提供的对流层产品相比,利用GPS单系统处理,能较准确地反映出天顶对流层延迟量,其精度为mm级;BDS单系统结果较GPS单系统略差,其精度优于2cm;GPS与BDS组合系统的结果与GPS单系统结果相近。     

BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及性能分析

针对精密单点定位中多系统融合的问题,提出BDS/GPS/GLONASS 组合PPP的函数模型及随机模型,实现了基于扩展卡尔曼滤波的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP。利用实测数据进行静态及静态模拟动态的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP实验,结果表明:1）静态实验中,BDS PPP平均收敛时间约为80 min,水平方向精度优于3 cm,天向精度优于6 cm;GPS PPP与多系统组合PPP定位精度相当,且收敛时间与组合PPP所应用的各系统中收敛较快的单系统PPP的收敛时间相当;2）动态实验中,BDS PPP的平均收敛时间约为105 min,水平方向精度优于7 cm,天向精度优于12 cm;多系统组合PPP的精度要优于单系统PPP,且有效缩短了收敛时间。     

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参数法水平方向精度分别达到5 cm/s和8 cm/s,两种测速方法受载体速度变化影响较大,BDS测速精度与GPS测速精度相当。