UKF算法及其在GPS卫星轨道短期预报中的应用

分析了GPS卫星预报星历,在比较分析EKF和UKF优缺点的基础上,将UKF引入GPS卫星轨道预报研究中.数值模拟和结果分析表明,UKF方法预报更稳定,能有效地提高轨道预报精度和稳定性.     

应用StarReport星历预报软件提高测量工作效率

GPS测量中经常出现开机后卫星数不够或PDOP几何精度因子超限等问题,接收GPS导航电文中星历预报文件,提前预测测区卫星分布情况卫星出入地平时刻、卫星进退观测允许高度角时刻及可见卫星的高度角辅方位角等,对于合理选择观测时间,提高作业效率具有很重要的作用。本文介绍了如何应用StarReport星历预报软件获取和解算GPS星历文件的方法。     

GNSS广播星历的精度评定

由于卫星广播星历有能被用户实时观测到的特点,因此为导航和实时定位提供了方便。精密星历是高精度的事后星历,而广播星历是由全球定位系统的地面控制部分所确定和提供,并经过卫星向全球用户公开播发的一种预报星历。本文选取了GPS和GLONASS卫星系统,并对GPS和GLONASS广播星历与精密星历计算的卫星位置对比分析,最后得出广播星历的精度与卫星和原子钟的类型有关的结论。     

EOP预报误差对导航卫星轨道预报的影响分析

导航卫星轨道预报是利用精密定轨结果在惯性系下进行轨道外推，再将外推得到的惯性系轨道转换为地固系轨道，然后生成卫星星历数据。由于坐标系转换时使用的是带有误差的地球定向参数（EOP：Earth Orientation Parameters）预报值，转换结果会产生误差，进而影响轨道预报结果的精度。分析了EOP快速预报产品公报A的预报精度，研究了参数预报误差对轨道预报精度的影响。结果表明，对于利用GPS精密星历外推模拟得到的卫星轨道而言，EOP预报1天引起的轨道预报误差大致分布在0．232±0．183m，参数预报7天引起的轨道预报误差大致分布在0．438±0．356m。     

基于IGS超快星历预报卫星钟差及其精度分析

在实时GPS精密单点定位中,能否快速有效地得到高精度的卫星钟差预报值是影响实时单点定位速度和精度的一个重要因素,由于GPS原子钟的高频率、高敏感和极易受到外界及其本身因素影响的性质使得卫星钟差预报至今都没能得到很好地解决,本文在目前的卫星钟差预报基础上,分别探讨了利用灰色模型理论、线性模型和二次多项式模型等方法,以IGS超快星历中2004年12月7日卫星钟差观测资料预报8日的卫星钟差为例进行卫星钟差预报研究,初步得出如下结论:在利用IGS超快星历的前一天的卫星钟差观测值预报后一天的钟差时,线性模型相对方便有效;而灰色模型只要选取合适的模型指数系数,能得到较高精度;但二次多项式模型预报精度较差。利用线性模型能达到或优于IGS超快星历预报钟差的预报精度。     

基于GM(1,1)灰色模型卫星钟差短期预报的精度分析

为了提高GPS快速单点定位的精度,必须及时获得高精度的精密星历。基于卫星钟差变化的灰色特性,建立GPS卫星钟差GM(1,1)灰色模型,对卫星钟差进行短期预报。计算结果表明,灰色模型GM(1,1)用于卫星钟差短期预报,只需要使用少数几个历元的已知卫星钟差进行建模,不仅减少建模数据量,提高建模速度,而且预报精度较高,可以满足GPS快速单点定位的实际需要;并对卫星搭载的原子钟精度进行分析,得出基于灰色模型GM(1,1)分析的Rb钟的精度和稳定性要优于Cs钟。     

灰色模型在快速卫星钟差预报中的应用

GPS实时精密单点定位需要实时的、精确的、可靠的预报卫星钟差预报,因此卫星钟差的预报是一项非常重要的工作,它对实时的高精度导航定位具有重要意义。为导航定位提供时间标准的导航卫星原子钟是非常精密的仪器,对外界环境非常敏感,无法将卫星钟差作为普通的白噪声处理,可以但可将卫星钟差看作是灰色系统来进行研究。本文根据灰色系统相关理论,将灰色系统模型GM(1,1)应用到卫星钟差的预报,并用IGS超快速星历建立了预报卫星钟差的灰色预测模型,研究了卫星钟差的变化规律。结果表明:灰色模型可用于卫星钟差的短期预报,它对超快速星历的预报精度与IGS产品中的IGU超快速星历本身的预报精度相当。     

基于卫星概略星历的GPS内部可靠性预报

根据GPS卫星预报原理,介绍了利用YUMA概略星历进行卫星预报并提出内部可靠性预报的具体方法,详细分解了利用YUMA概略星历进行卫星预报的流程,根据内部可靠性的定义,提出进行内部可靠性预报的具体计算方法,给出了一个实际算例,验证了该方法的可行性。     

广播星历下多系统卫星位置、速度计算及精度分析

目前GNSS空间部分主要由GPS、GLONASS、Galileo、BDS 4系统构成,在利用广播星历进行多星组合导航时,需要根据不同卫星星座广播星历精度信息实现多系统定位信息的组合。现有研究对GPS、GLONASS广播星历精度进行了充分分析,但对由Galileo、BDS广播星历计算卫星位置、速度及其精度的研究相对较少。本文利用精密星历对GNSS广播星历计算的卫星位置、速度精度进行了分析。结果表明,GPS广播星历解算的卫星位置误差小于2 m,GLONASS广播星历解算的卫星位置误差最大在4 m左右,Galileo广播星历解算的卫星位置误差最大在3 m左右,BDS广播星历解算的GEO卫星位置误差最大在40 m左右,IGSO卫星位置误差最大在9 m左右,MEO卫星位置误差最大在5 m左右。GPS、Galileo、BDS速度误差在1 mm/s内,GLONASS速度误差在2 mm/s内。     

GPS卫星广播星历轨道误差的探讨

对GPS卫星播发的广播星历进行分析,利用获得的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量计算卫星轨道坐标,并与精密星历的轨道坐标进行比较,探讨广播星历的轨道精度.     

预报精密星历和钟差对机载PPP的应用比较分析

目前对IGS站快速精密星历和最终精密星历研究的比较多,而对预报精密星历的研究还比较少。本文采用预报精密星历和钟差对机载GPS实测数据进行解算分析,发现其定位结果比广播星历求的导航结果精度高至少一个数量级。因为预报精密星历和钟差可以提前获得,在一些时效性较高的场合很有价值。     

基于BDS精密星历产品的水汽探测性能分析

研究北斗卫星导航系统（BDS）反演大气可降水量的性能有利于推动BDS在数值天气预报、气象学研究等方面的应用. 基于武汉大学发布的BDS最终精密星历产品(WUM)、快速精密星历产品(WHR)和超快速精密星历产品(WHU),利用MGEX站和单基站连续运行参考站（CORS）提供的全球卫星导航系统（GNSS）多模观测数据,在验证三种BDS精密星历产品解算对流层天顶延迟的精度达到要求后,将基于三种BDS精密星历产品解算的大气可降水量分别与GPS水汽探测结果、ERA-5再分析资料和探空站数据进行对比,分析基于三种精密星历产品的BDS水汽探测性能. 实验结果表明:基于BDS最终精密星历产品的大气水汽探测精度高于快速星历产品和超快速星历产品,三种BDS星历产品反演大气可降水量的相对精度和可靠性与GPS相当,满足中小尺度数值天气预报和气象学研究等要求.      

GPS数据解算对流层天顶总延迟探讨

文中运用GAMIT/GLOBK 软件,解算了南极长城站GPS接收机天线在不同的相位中心和使用不同星历情况下的天顶总延迟,分析了在不同条件下解算结果的差异,探讨了获取高精度的天顶总延迟和实时获取天顶总延迟的具体方法,为今后实现GPS精密定位和实时天气预报提供了依据.     

基于超快速星历进行实时反演大气水汽总量的可行性研究

从GPS气象学实际应用的角度出发,能够实时获取高时空分辨率的大气水汽场是一个十分关键的问题。基于地基GPS遥感水汽的原理,利用香港地区CORS网的实际测量数据进行试验,根据IGS网站提供的不同精度的轨道信息设计了试验方案,并且比较了方案中最终精密星历、超快速星历以及气象探空站探测得到的大气可降水量序列。实验结果表明,利用超快速星历反演算出的大气水汽总量与最终精密星历一致,其精度可以满足气象预报等实时业务的需求。      

武汉地区GPS气象网试验研究 (英文)

There are three aspects in the study of GPS meteorology network in the Wuhan region. The first is the comparison of the GPS precipitable water vapor between final ephemeris and ultra-rapid ephemeris for which the relative coefficient is 99.97 and the root mean squares is 0.048 mm. It can be concluded that ultra-rapid ephemeris can be used to get the GPS precipitable water vapor for the real-time prediction. The second is the comparison of precipitable water vapor of GPS stations and the distribution of water vapor in the Wuhan region is acquired. The change of GPS precipitable water vapor and rainfall in a rainfall process are compared and analyzed. The change of GPS precipitable water vapor can reflect and predict the process of rainfall.     

GPS-Meteorology network in Wuhan region

There are three aspects in the study of GPS meteorology network in the Wuhan region. The first is the comparison of the GPS precipitable water vapor between final ephemeris and ultra-rapid ephemeris for which the relative coefficient is 99.97 and the root mean squares is 0.048 mm. It can be concluded that ultra-rapid ephemeris can be used to get the GPS precipitable water vapor for the real-time prediction. The second is the comparison of precipitable water vapor of GPS stations and the distribution of water vapor in the Wuhan region is acquired. The change of GPS precipitable water vapor and rainfall in a rainfall process are compared and analyzed. The change of GPS precipitable water vapor can reflect and predict the process of rainfall.     

武汉地区GPS气象网试验研究

将精密星历与快速预报星历GPS可降水量进行比较，两者的相关系数为99．97％，均方根为0．048mm，得出可以利用快速预报星历进行GPS可降水量的准实时预报的结论。通过对武汉地区GPS测站的可降水量的比较，得出武汉地区水汽的分布状况。对一次降雨过程进行了GPS可降水量与实际降雨量的比较，表明GPS可降水量变化可反映和预报降雨发生的过程。     

精密单点定位中三种GPS卫星钟差预报模型的精度分析

分析了二次多项式、线性和灰色系统三种预报模型的原理和特点,采用了IGS精密星历和超快星历数据,选取了五颗钟差变化比较典型的卫星,实现了为期一天的卫星钟差预报。     

卫星星历误差对GPS定位精度的影响与分析

分析了广播星历误差对GPS单点定位精度的影响，通过引入精密星历处理某机载GPS数据检验了广播星历误差对GPS单点定位的影响程度；理论推导了广播星历误差对单基站差分GPS数据的影响及规律，同时通过引入精密星历差分处理某机载GPS数据对广播星历误差的影响程度及规律进行了验证。