用基于Givens变换的QR分解计算类GPS广播星历参数

分析研究类GPS广播星历参数拟合算法的必要性,来介绍可用于解最小二乘问题的Givens变换,讨论使用Givens变换计算MEO和小倾角GEO卫星的类GPS广播星历参数的适用性,并用模拟数据进行验证。     

工程化广播星历参数拟合算法与接口设计

对导航卫星广播星历参数拟合算法和接口设计问题进行了研究。通过条件数、参数相关性分析,指出小倾角问题是造成GPS开普勒轨道根数广播星历拟合算法不能适用于GEO卫星的最主要原因;通过分析定轨理论和拟合实例证明,GEO卫星星历参数Crc、Crs超限的主要原因是由于其轨道特性决定的;针对GEO卫星星历参数拟合法方程严重病态的问题,提出了动态加权的带参数约束条件平差算法。该方法能有效稳定星历拟合结果,解决Δn等星历参数超限的问题。     

GPS广播星历参数拟合算法的探讨

介绍了全球定位系统(GPS)的广播星历参数拟合算法,在推导卫星位置对GPS广播星历参数偏导数的基础上,导出了调和项对偏导数的影响函数。计算结果表明,考虑调和项并不能提高GPS广播星历参数拟合的精度和效率,实际应用时应忽略调和项的影响。     

导航卫星的历书参数及其拟合算法

介绍了GPS卫星的历书参数,分析了它们在GEO、IGSO和MEO卫星应用中存在的问题.提出了一种改进的历书参数及其估计算法,并分别用于GEO、IGSO和MEO卫星.计算结果表明,改进的历书参数及其估计算法能同时适用于GEO、IGSO和MEO卫星,且历书参数的拟合精度损失满足卫星快速捕获的要求.     

GEO广播星历参数设计的无奇点根数法

北斗导航星座的GEO广播星历格式与MEO和IGSO的格式一致,但是GEO星历参数拟合和用户GEO卫星位置计算均需要引进人为设置的5°倾角旋转。从第二类无奇点根数出发,对标准广播星历的轨道及其摄动表征进行改造,提出一套专用于GEO卫星的16参数星历表示法,并推导了相应的用户卫星位置计算公式。拟合试验表明,在非地影期间,2h和3h星历拟合的用户距离误差(URE)的均方根分别优于0.05m和0.1m。     

关于坐标旋转法进行地球静止轨道导航卫星广播星历拟合的探讨

介绍基于坐标选转法的GEO广播星历拟合算法,推导坐标系旋转前后卫星瞬时轨道根数及其摄动的解析关系式,分析选择不同惯性系(不同的X轴指向和不同旋转角)对卫星轨道根数及其摄动的影响,通过仿真GEO轨道的广播星历拟合实验分析不同坐标旋转角度对星历参数拟合结果的影响。分析和试验表明:①采用简化法,经坐标变换后得到的轨道倾角不为常数,而是随着选择的参考历元不同呈周期性变化;②选择不同的惯性参考系会导致轨道倾角摄动以不同的放大倍数放大后被新坐标系的轨道升交点赤经摄动和近地点幅角摄动吸收,放大倍数可达几十倍至上百倍甚至出现奇点;③拟合得到的GEO卫星星历参数Δn和.Ω的取值范围随坐标旋转角的增大而减小。     

无旋转倾角的NAV/CNAV型GEO广播星历拟合

目前北斗GEO的星历拟合算法和用户卫星位置算法均引进了人为设置的5°倾角旋转,此外,少数星历参数还有超限现象。取消GEO的旋转倾角和抑制参数超限能够统一北斗混合星座的用户算法。基于第一类无奇点根数,分析了无旋转倾角的GEO两步法星历参数拟合算法。讨论了GEO的参数超限原因,提出采用固定1至2个超限参数取值的缩减参数拟合法。北斗GEO卫星在非地影期和地影期的拟合试验表明,拟合成功率和拟合精度能够保证,拟合用户距离误差(URE)的平均值优于3mm;缩减参数拟合法能够抑制特定时段下的参数超限问题,但是拟合URE放大到2cm。     

导航卫星的历书参数及其拟合算法

介绍了GPS卫星的历书参数,分析了它们在GEOI、GSO和MEO卫星应用中存在的问题。提出了一种改进的历书参数及其估计算法,并分别用于GEO、IGSO和MEO卫星。计算结果表明,改进的历书参数及其估计算法能同时适用于GEOI、GSO和MEO卫星,且历书参数的拟合精度损失满足卫星快速捕获的要求。     

广播星历参数拟合算法研究

导航卫星一般采用近圆轨道,当卫星轨道偏心率或者轨道倾角接近于0时,利用GPS卫星开普勒轨道根数拟合卫星广播星历会出现一些问题。当高轨卫星轨道偏心率接近0时,广播星历拟合精度下降甚至拟合失败,为此本文提出了减少拟合参数个数、固定轨道根数M0或者延长星历参数拟合弧段长度的方法;针对GEO卫星在小倾角情况下,广播星历可能拟合失败的情况,本文提出了改变坐标系参考轨道面,在新的坐标系下拟合广播星历的方法。结果表明,改进后的拟合方法能适用于各种类型的导航卫星轨道,拟合精度在cm级或者mm级。     

广域增强系统广播星历模型分析

针对广域增强系统10参数广播星历模型的应用范围与应用性能问题,该文提出了综合参数动力学含义和拟合精度的模型分析方法。以GPS 16参数模型为参照对象,采用轨道坐标系3方向投影法,对10参数和16参数模型的摄动表达机理进行了研究。基于GEO、IGSO和MEO 3种卫星实际数据,通过长弧和短弧条件下的拟合精度分析,完成了10参数模型应用性能的全面评估。实验结果表明:10参数模型在长弧条件下的拟合性能不佳,4min弧长条件下,3种卫星拟合精度均能够满足基本导航、在航飞行与精密进近等应用需求。所提方法解决了10参数模型从GEO卫星向其他类型卫星的拓展问题。     

LEO广播星历参数设计的无奇点根数法

针对LEO卫星的广播星历参数设计,在分析低地球轨道(LEO)卫星轨道根数变化特征的基础上,从第二类无奇点根数出发,对标准GPS广播星历的轨道及其摄动表征进行改造,提出一套专用于LEO卫星的23参数星历表示法,并推导了相应的用户卫星位置计算公式。拟合试验表明,20 min星历拟合的用户距离误差(URE)的均方根优于0.05 m。     

GPS广播星历参数拟合的雅可比矩阵数值导数计算方法

利用国际地球动力学服务组织(IGS)精密星历的卫星坐标数据,根据最小二乘平差原理拟合出GPS广播星历的15个参数。在求解过程中采用数值导数方法计算参数的雅可比矩阵,通过计算验证了该算法在参数拟合中的正确性;对数值导数计算中增量的选取做了适当的分析,得出了一些有益的结论。     

基于静地特性的GEO带目标混合函数型星历表征设计

地球同步轨道(GEO)卫星带是一类独具高空战略地位的轨道资源.长期以来GEO带编目目标采用双行轨道根数(TLE)和简化常规/深空摄动4模型(SGP4/SDP4)进行通用轨道计算,但该解析算法存在外推精度受限、使用过程复杂、用户难以理解等缺点.本文针对GEO的静地特性,结合经典开普勒根数和多项式-傅里叶级数设计了混合函数型参数星历模型,可用于高精度数值积分轨道的12～24 h轨位拟合和多组星历参数的同步发布,用户计算模型简单.对三颗代表性GEO目标为期一年的星历参数拟合实验表明,1 d拟合均方根(RMS)均值优于20 m;当缩短拟合时长至12 h,拟合精度可优于0.15 m.可为我国空间目标编目库的分级管理提供参考.     

GPS广播星历参数拟合算法

介绍了GPS广播星历参数的最小二乘估计方法。推导了相应的计算公式。计算结果表明。文中给出的公式是正确的，其拟合精度以用户距离误差(URE)示时，对预报轨道的损失小于1cm。     

不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析

Galileo采用NeQuick作为全球广播电离层模型,其实际应用中以有效电离水平因子Az代替太阳活动指数作为NeQuick的输入参数,并利用二次多项式拟合得到广播星历中播发的3个电离层参数。本文在总结和讨论NeQuick模型参数估计方法及其变化特征的基础上,分别以全球电离层格网、GPS基准站及JASON-2测高卫星提供的电离层TEC为参考,分析不同NeQuick模型参数(包括以太阳活动参数F10.7为输入的NeQuick2、以本文解算参数为输入的NeQuickC和以Galileo广播电离层参数为输入的NeQuickG)在全球大陆及海洋地区的应用精度,并与GPS广播的Klobuchar模型对比。结果表明,NeQuickG在全球范围内的修正精度为54.2%~65.8%,NeQuickC的修正精度为71.1%~74.2%,NeQuick2的修正精度与NeQuickG相当,略优于GPS广播星历中播发的Klobuchar模型。     

北斗GEO卫星轨道算法研究

通过实际采集的北斗广播星历数据分析了GEO广播星历的相关轨道根数特性,北斗GEO卫星广播星历拟合坐标旋转法,给出了适用于北斗GEO卫星的轨道计算方法,通过理论分析和试验验证了北斗GEO法的可用性与正确性。     

带有部分不确定性的平差算法在GPS高程拟合中的应用

观测数据中常包含统计信息未知的不确定性,可能导致所建立的函数模型产生病态,影响参数估计的准确性和可靠性。文中研究GPS高程拟合模型的不确定性,将系数矩阵进行分块,对含有不确定性的区块加以限制,并将不确定度融入函数模型,利用min-max准则,运用带部分不确定性的平差算法(PULS,Least-Squares with Part of Uncertainty)解算拟合参数。实验中选取均匀分布的模拟点坐标及其高程异常值,分别运用最小二乘(LeastSquares,LS)、总体最小二乘(Total Least-Squares,TLS)以及PULS对拟合参数进行解算,结果表明,PULS得到的拟合参数精度高于LS和TLS,说明PULS在GPS高程拟合中应用的有效性。     

一种基于CGCS2000框架的单椭球七参数转换法

针对RTK三维水深测量技术中GPS大地高需拟合成正(常)高的问题,该文在常规七参数转换法的基础上提出一种基于CGCS2000框架的单椭球七参数转换方法,有效弥补了二次曲面法在外推拟合GPS高程时精度衰减的不足。该文重点阐述了单椭球七参数转换法的构造原理、流程及其特点,最后通过椒江出海口水下地形测量项目实例证明:该文算法在拟合精度的内插方面不低于经典的二次曲面法;外推方面,在椒江口向东海外推超过20km时,仍能保证厘米级的拟合精度,且相比二次曲面法精度高出一个数量级。     

粒子群最小二乘支持向量机在GPS高程拟合中的应用

针对传统的GPS高程拟合方法要求有足够多样本数据的缺陷,本文采用粒子群(PSO)算法优化最小二乘支持向量机(LSSVM)参数的方法进行GPS高程拟合。实验表明,在有限样本的情况下,PSO-LSS-VM模型不仅发挥了LSSVM处理小样本数据的能力,而且通过PSO优化后的LSSVM能够选择出合适的参数;与LM-BP神经网络、标准最小二乘支持向量机等方法比较,PSO-LSSVM模型拟合精度较高。     

GPS广播星历参数拟合算法

介绍了GPS广播星历参数的最小二乘估计方法,推导了相应的计算公式.计算结果表明,文中给出的公式是正确的,其拟合精度以用户距离误差(URE)表示时,对预报轨道的损失小于1 cm.