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。     

星载GPS实时定轨中重力场模型阶次的最优确定方法

分析重力场模型的截断误差及其影响因素,并用多颗不同轨道高度的低轨卫星GPS实测数据进行实时定轨仿真分析,提出实时定轨精度能够达到1.0 m(伪距法实时定轨)和0.5 m(相位法实时定轨)的重力场模型阶次的最优确定方法。使用CHAMP和TerraSAR-X 2颗卫星实测数据,验证了重力场模型阶次的最优确定方法的可行性和有效性。该方法不仅避免了传统经验法确定重力场模型阶次不准确的问题,而且不需要借助精密轨道进行精度评估,便于实时定轨系统的工程应用。     

GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响分析

为研究不同条件下GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响，在不同测站分布条件下采用不同定轨弧长分别进行GPS/BDS联合定轨和BDS独立定轨，并从轨道重叠弧段不符值、与MGEX分析中心产品比较以及卫星激光测距检核残差3个方面详细比较两种定轨方法的精度。结果表明，区域网条件下，联合定轨能够显著提升1 d解北斗IGSO/MEO卫星的轨道精度，但对3 d解的北斗各类卫星定轨精度的改善较小；全球网条件下，无论是采用1 d还是3 d定轨弧长，联合定轨均能在一定程度上改善北斗IGSO/MEO卫星轨道沿迹方向和法向的精度，但对径向绝对精度的改善较小；而对于北斗GEO卫星，全球网条件下的联合定轨对其轨道各方向精度的影响均较小。     

北斗系统IGSO卫星新姿态控制模式下定轨精度分析

2016-03-30发射的北斗卫星导航系统IGSO-6卫星采取了不同于之前在轨运行的IGSO卫星的姿态控制模式,在地影期间保持连续动偏模式。利用多个观测网的观测数据进行GPS/BDS联合定轨,分析了IGSO-6卫星的定轨精度。结果表明,IGSO-3卫星地影期间轨道重叠段3D精度平均为0.31 m,最大为0.67 m;IGSO-6卫星平均为0.18 m,最大为0.28 m。姿态转换期间,激光检核视向精度IGSO-3达到0.2 m,IGSO-6优于0.1 m。相比于同时段经历地影期的IGSO-3卫星,采取新的姿态控制模式后,IGSO-6卫星能够有效避免因为地影期导致的定轨精度下降。     

基于区域监测站的BDS定轨策略分析

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究，得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明，选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站，利用72 h弧长观测数据，采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度，其中GEO卫星轨道精度约291 cm，IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨，也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。     

基于全球MGEX数据的北斗导航星座精密轨道确定

利用全球分布的MGEX站观测数据,使用"两步法"以双差方式对北斗卫星进行精密定轨。主要研究北斗卫星轨道确定的处理策略,重点分析轨道确定的流程,并通过实验评价了3种不同类型轨道的精度。结果显示,MEO和IGSO卫星的定轨内符合精度优于0.2m,其中径向优于10cm,外符合精度优于30cm;GEO(以C05号为例)卫星外符合精度优于0.7m,且径向优于10cm。     

基于Kalman滤波的低轨卫星运动学精密定轨快速算法

提出一种改进的Kalman滤波算法,设计并实现了基于Kalman滤波的运动学定轨方法。通过对GRACE卫星实测数据的计算表明,该方法不仅对计算机要求低,计算效率高,而且能达到与最小二乘法相当的定轨精度,可以作为今后高采样率星载GPS数据的定轨方法。     

利用CODE新光压模型的精密定轨研究

采用新光压模型ECOMC和ECOM-9,分别使用5种IGU精密超快速星历进行精密定轨,以最终IGS精密星历作为真值,比较GPS卫星的定轨精度。结果表明,相较于ECOM-9光压模型,ECOMC光压模型能够提升卫星径向、切向和法向的轨道精度,其中径向提升较为明显;对比5种IGU超快速精密星历的定轨结果,ECOMC光压模型定轨精度分别能达到5 cm、3.5 cm、2.5 cm、1.5 cm和1.5 cm,优于ECOM-9。     

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。     

星载单频GPS实时精密定轨模型研究

采用星载单频GPS伪距和相位观测数据，构建单频伪距相位无电离层组合(GRAPHIC)消除电离层延迟误差的影响，同时建立伪模糊度参数随机模型，吸收广播星历中的轨道和钟差误差。对国内外8颗低轨卫星星载GPS实测数据进行单频实时定轨模拟解算，结果表明，使用GRAPHIC组合作为主要观测值，实时定轨位置精度达到0.44~0.55 m，速度精度达到0.37~0.63 mm/s，相比于传统的基于双频伪距观测值的实时定轨方式，定轨精度提升40%左右。根据本文星载单频GPS定轨模型和算法，仅使用低成本的单频GPS观测即可以实现低轨卫星高精度实时定轨。     

一种BDS实时轨道修正参数的计算方法

针对BDS实时高精度位置服务中实时轨道修正参数的计算问题,给出了一种BDS实时轨道修正参数的计算方法,并对实时轨道修正参数的外符合精度及其精度衰减进行分析。结果表明,利用该方法得到的BDS实时轨道修正参数基本可满足实时高精度定位的需求,GEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度为2.3 m,IGSO卫星和MEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度优于8 cm。     

Galileo广播星历评估及其对定位精度的影响

分析现阶段伽利略空间信号的精度，并评估伽利略广播星历及其对单点定位的影响。统计30 d健康卫星广播星历，结果表明，FOC和IOV两种类型的广播星历卫星轨道误差优于0.8 m，并且径向误差最小，法向误差次之，切向误差最大；伽利略卫星的钟差误差精度达到1.0 ns；从空间信号测距误差对伽利略卫星进行整体分析，广播星历精度优于1.0 m，FOC与IOV卫星精度相当；用广播星历进行事后单点定位的精度可以达到dm级。     

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地震电磁卫星精密定轨方法研究

高精度卫星轨道是提高卫星应用水平的基础,卫星精密定轨方法主要基于卫星轨道动力学理论．通过跟踪卫星轨迹的测轨技术,将几何和动力学信息进行融合。地震电磁卫星拟采用星载GPS和综合轨道求解方法进行精密定轨．并辅之以人卫激光测距,其定轨的精度可达厘米级。     

Tianhui-1C卫星数据质量分析及精密定轨

对Tianhui-1C卫星的星载双频GPS数据进行质量分析,利用伪随机脉冲方法进行简化动力学定轨,采用重叠弧段比较法对其精密定轨精度进行初步分析,并从理论上分析星载GPS接收机由单频改为双频对测图精度的影响。实验表明,Tianhui-1C卫星的星载GPS观测数据完整率优于80%,周跳比优于47,L1频点的多路径误差约0.22 m,L2频点的多路径误差约0.23 m,LC组合观测值的验后残差RMS优于9.7 mm。采用轨道重叠弧段比较法对两个时段共48 h的星载GPS数据进行精密定轨精度比较,三维精度优于3.65 cm。定轨精度的提高,可使无地面点控制条件下等高线间距（CI）精度提高3.866 m,高程误差提高1.171 m。     

资源三号02星双频GPS快速精密定轨

采用资源三号02星双频GPS观测数据和CODE快速星历，利用非差简化动力学方法实现卫星精密定轨。通过卫星轨道重叠弧段检验，轨道径向精度优于3.90 cm，位置精度优于5.52 cm。利用SLR观测数据检核卫星轨道，精度优于4 cm。采用轨道外推和瞬时根数方法预报轨道，12 h内切向精度优于30 m。     

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。     

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。