GPS精密星历插值精度分析

针对GPS精密星历插值精度,分别采用Lagrange、三次样条和Neville算法对GPS精密星历进行插值,综合比较了3种插值方法的适用范围,分析了适用于不同精度要求的GPS卫星轨道插值方法,为后续研究提供有益借鉴。     

GPS广播星历误差及对单点定位的影响

利用国际GPS地球动力学服务(International GPS service(IGS)for geodynamics)提供的广播星历和精密星历数据,分析GPS广播星历的轨道精度及变化规律。广播星历的轨道精度一般在5 m左右,且明显表现出周期性变化规律。另外,从单点定位的原理出发分析了GPS广播星历误差对单点定位精度的影响。     

基于移动区间的GPS精密星历内插方法

针对采用多项式对GPS精密星历进行插值随着阶数增加插值,精度出现衰减或不稳定的问题,提出了基于移动区间的GPS精密星历内插方法来解决这一问题。采用不同分析中心提供的精密星历进行插值计算,比较不同数据产品的质量,选用数据质量比较好的精密星历进行插值计算,比较三种多项式插值的插值精度。实验结果表明：IGS所提供的精密星历数据质量比较好;采用基于移动区间的多项式插值方法,插值精度可达到亚厘米级。     

北斗广播星历精度评估

广播星历的误差能够直接影响卫星定位的精度,对北斗的广播星历精度进行分析可以为GPS与北斗组合定位观测值定权提供依据。通过与精密星历进行比较,结果表明: 北斗轨道误差优于5 m,钟差均方根误差优于13 ns,以空间信号测距误差（SISRE）为指标,北斗广播星历整体精度优于4.5 m。通过与GPS进行对比,结果表明北斗广播星历精度略低于GPS。     

滑动Neville插值算法在GPS精密星历插值中的应用研究

为确定滑动Neville插值计算GPS精密星历坐标时的最优阶次,本文分别对事后精密星历(IGS)、快速精密星历(IGR)和预报精密星历(IGU)做内插数据处理,确定了每种星历文件的最优插值阶次,比较分析了插值精度。另外通过研究发现,相对于X和Y坐标方向,Z坐标方向在插值阶次增加时能较快地满足插值精度要求。     

两种GPS精密星历拟合算法的性能比较

国际GNSS组织提供了GPS卫星的精密星历、对流层延迟与电离层延迟等产品,而GPS高精度导航定位需要对GPS精密星历进行内插。本文采用拉格朗日和切比雪夫多项式两种拟合方法对IGS提供的GPS精密星历进行插值处理,分析两种方法对于GPS星历插值精度的影响,并改变部分参数,讨论不同参数设置对插值算法的影响并进行实测数据的验证。     

GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

为了对多个全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统（global positioning system, GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（global navigation satellite system, GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system, Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）、准天顶卫星系统（quasi-zenith satellite system, QZSS）等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明:5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力（full operational capability, FOC）卫星的大量发射及运行,其广播星历轨道、钟差精度大幅度变好,切向轨道、法向轨道与钟差精度已赶超GPS;BDS的广播星历轨道精度离散度较大,钟差精度出现不稳定现象;QZSS的广播星历轨道与钟差精度的稳定性与离散度相对最差。以2018年1 a的广播星历与精密星历为例分析了各个系统当前的广播星历精度,结果表明,当前GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS的考虑轨道误差与钟差误差贡献的空间信号测距误差（signal-in-space ranging error,SISRE）分别为0.806 m、2.704 m、0.320 m、1.457 m、1.645 m,表明Galileo广播星历整体精度最高,GPS次之,其次分别是BDS、QZSS和GLONASS。只考虑轨道误差贡献的SISRE分别为0.167 m、0.541 m、0.229 m、0.804 m、0.675 m,表明GPS广播星历轨道精度最高,其次分别是Galileo、GLONASS、QZSS和BDS。GPS卫星广播星历中新型号卫星的钟差精度总体要优于旧型号卫星。     

基于拉格朗日插值方法的GPS IGS精密星历插值分析

GPS数据处理中,为使用IGS精密星历获取GPS卫星精确的、更高采样率的轨道位置,必须要对精密星历进行插值.文中介绍拉格朗日插值方法的基本原理,并对其插值结果进行详细的分析讨论,得出几点有益结论.     

GPS广播星历长期数据质量分析

基于1993-11-14—2019-11-01共9 484 d的IGS精密星历,对GPS广播星历的轨道和钟差精度进行了统计分析,绘制了广播星历各项精度指标随时间的变化图。分析结果表明,2018—2019年GPS星座部分型号卫星,由于太阳风暴的原因,轨道径向方向和切向方向数据出现了较为明显的波动现象;近期GPS广播星历的轨道精度(RMS)优于0.3 m,空间信号距离误差(SISRE)的RMS优于0.6 m。     

一种新的GPS精密星历插值方法

基于Fourier级数,阐述了GPS精密星历滑动式内插方法,对精密星历变化特点进行了分析。针对传统各类插值方法对于精密星历外推精度较差并考虑卫星实际运动的特点,采用了一种非常规插值方法 Fourier级数插值,并运用实际算例,将新插值方法和拉格朗日插值精度进行对比,得到结果说明,新插值方法优势明显,能够提高外推精度一个数量级。     

GPS精密钟差内插方法研究

GPS钟差的计算,可以通过精密星历内插所得。将IGS提供的15min精密星历内插到5min,其中分别用拉格朗日多项式、切比雪夫多项式法来进行内插,根据两种插值多项式分别比较分析在不同阶数情况下内插的精度。详细介绍了拉格朗日多项式、切比雪夫多项式插值法的基本原理,通过算例得出了拉格朗日与切比雪夫的拟合精度都可以满足精密定位需要,且切比雪夫插值的精度更高。     

基于Neville算法的GPS精密星历数据加密及精度验证

国际地球动力学服务组织(IGS)提供的精密星历的数据间隔是15min,远远不能满足实际数据处理需要。利用纳维尔(Neville)算法编程实现对IGS精密星历的卫星坐标和钟差的加密,并将卫星坐标插值结果与广播星历计算得到的坐标结果进行对比得到有益结论,钟差插值结果与IGS提供30s钟差数据进行比较得到较高精度的结果。     

一种提高精密单点定位实时性的方法

由于要获取PPP需要的精密钟差文件至少有2d的时间延迟,因此通过提取IGS当天发布的超快星历中的卫星钟差数据,并对钟差数据进行插值,将插值结果做成标准格式钟差数据文件应用到PPP中,可以将精密单点定位的实时性提高为3~9h。基于Bernese软件,采用生成的钟差文件以及当天的超快星历文件对大量实测数据进行PPP。结果表明,对于4h的观测数据,该方法解算精度达到厘米级;当观测时间大于6h时,解算精度基本能够稳定在1~5cm。     

快速星历代替最终星历的可行性研究

精密单点定位中卫星星历误差和卫星钟差是影响定位精度的重要误差。基于传统的消电离层模型,编制相应的程序,然后对目前IGS提供的2种精密星历（IGF、IGR）及其钟差进行实验分析。结果表明,快速星历及其钟差可以代替最终星历及其钟差进行定位。     

各种星历在相位平滑伪距单点定位中的对比分析

随着IGS星历产品的种类和精度不断提高,精密单点定位对星历有了更多的选择。本文对IGS星历和广播星历进行了精度对比,同时介绍了相位平滑伪距的原理,着重通过对伪距单点定位和相位平滑伪距单点定位与广播星历I、GU星历和IGS最终星历的组合对国内IGS跟踪站(shao)进行单点定位的分析,证明了伪距平滑后的定位精度有了明显的提高,使用IGU星历比广播星历定位精度也有所提高。     

利用IGS当天数据进行精密星历插值的方法

考虑到对精密星历插值的重要意义,采用Langrange插值和Chebyshev插值对IGS提供的1d的精密星历进行插值,并对插值精度做了对比分析。结果表明,2种插值方法中间时段插值精度较高,但边缘时段的插值精度差;而且由于IGS提供的精密星历是每隔15 min或5 min的卫星坐标,不可避免的对某些时段进行了外推,这样一来外推时段处的精度就不能保证。针对这些问题,提出了对不同时段采用不同的阶次、不同的间隔进行卫星轨道插值的方法,实验证明这种处理方法可以使1 d任意时刻的插值精度达到mm级。     

超快速星历在高等级控制网中的应用

高等级大地控制网数据处理一般使用IGS精密星历,但IGS精密星历不能实时获得,满足不了应急保障的需要。采用IGS最终星历、IGR快速星历、IGU超快速星历分别对高等级控制网点进行数据处理,对平差结果及精度进行比较分析。实验证明,IGU超快速星历可应用于高等级控制网数据处理。     

基于IGS精密星历的卫星坐标和钟差插值

分别使用拉格朗日插值、Neville插值、Newton插值三种方法，以IGS提供的精密星历和钟差为基础内插所需时刻的卫星坐标和钟差。通过实例分析比较三种方法的优缺点，三种方法都是插值点在节点中央时插值精度高，9阶以上插值即能满足精密定位要求。Nev-ille插值和Newton插值有很多相似的特性，方便灵活，将会得到广泛应用。