基于沿海业务观测的ＢＤＳ大气可降水量反演

随着中国北斗导航卫星系统新一代ＢＤＳ－３卫星发射,需要对ＢＤＳ反演大气可降水量的精度进行评估。选取 ４个中国沿海ＧＮＳＳ业务观测站,采用精密单点定位方法,设计了ＢＤＳ－２、ＢＤＳ－３和ＢＤＳ－２／３等３种数据处理方案, 开展岸基ＢＤＳ水汽反演试验,并以ＧＰＳ　ＰＷＶ和ＥＣＭＷＦ提供的ＥＲＡ５产品作为参考值,对ＢＤＳ　ＰＷＶ进行精度分 析。结果表明,利用新一代ＢＤＳ－３卫星反演的ＢＤＳ－３ＰＷＶ和ＢＤＳ－２／３ＰＷＶ与ＧＰＳ　ＰＷＶ和ＥＲＡ５ＰＷＶ参考值均 具有很好的一致性,其平均偏差分别为０．６ｍｍ和０．２ｍｍ,均方根误差分别优于１．０ｍｍ和１．６ｍｍ,具有较高的精 度,从而验证了新一代ＢＤＳ－３卫星对ＢＤＳ水汽反演精度提升的贡献;ＢＤＳ－２／３ＰＷＶ的精度略优于ＢＤＳ－３ＰＷＶ,在 一定程度上验证了ＢＤＳ混合星座对水汽反演精度的影响。     

北斗卫星载波动态差分定位最新性能评估

为了评估ＢＤＳ载波动态差分的最新定位性能,文中选择在巴西、美国、澳大利亚和中国境内共８个ＩＧＳ站构 成的基线长度在３０ｋｍ以下的４条基线,基于２０２１－１０－０８—２０２１－０８－１４ＢＤＳ,ＧＰＳ以及ＢＤＳ＋ＧＰＳ观测数据进行载 波动态差分定位,统计并分析可见卫星数目、ＥＮＵ 时间序列和定位精度,获得了ＢＤＳ最新的载波动态差分定位性 能。结果表明,ＢＤＳ可见卫星数明显多于ＧＰＳ;ＢＤＳ与ＧＰＳ载波动态差分定位结果稳定性基本相同;ＢＤＳ与ＧＰＳ载 波动态差分定位精度在Ｅ,Ｎ,Ｕ方向均能达到ｃｍ级精度,且在Ｅ和Ｎ方向的定位精度优于１ｃｍ。与单系统相比, ＢＤＳ与ＧＰＳ的组合系统能较好地提高定位精度。     

Galileo双频/三频精密单点定位性能分析

基于目前Galileo卫星发射的多频导航信号,采用MGEX 2037周的数据从定位精度和收敛时间方面系统比较分析了Galileo双频无电离层组合、双频非差非组合和三频非差非组合PPP的定位性能。实验结果表明,对大多数测站,三频PPP静态单日解定位偏差水平方向优于1 cm,高程方向优于2 cm;动态定位偏差水平方向优于5 cm,高程方向上优于10 cm。相比于双频非组合PPP模型和双频消电离层PPP模型,三频非组合模型静态单日解定位偏差分别提高17.8%和19.6%;动态单日定位偏差提高了9.6%和34.0%,但收敛时间提高幅度不明显。     

北斗双频／三频静态精密单点定位性能比较与分析

针对目前仅北斗全星座提供三频观测数据,而不同线性组合模型影响精密单点定位(PPP)精度和收敛速度的问题,本文着重推导了北斗三频无电离层最优组合精密单点定位数学模型,以此为基础,采用大量实测数据进行北斗双频、三频静态PPP实验。结果表明,相比于北斗双频静态PPP,北斗三频静态PPP在收敛速度和定位精度上有所提高,绝对定位精度可达2～3 cm,与GPS双频精密单点定位水平相当。      

BDS-3多频精密单点定位模型及性能分析

针对北斗三号(BDS-3)精密单点定位(PPP)在不同模型不同频率组合中的定位精度问题，选取14个MGEX测站连续7 d观测数据，综合分析了双频非组合UC12、双频无电离层组合IF12、三频非组合UC123、三频无电离层两两组合IF1213这4种模型下BDS-3精密单点定位的静态和动态定位性能。实验结果表明：BDS-3静态IF-PPP、UC-PPP收敛后在E、N、U方向上的平均定位精度分别优于0.86、0.66、1.70 cm和1.01、0.68、1.78 cm,平均收敛时间分别为29和36 min。BDS-3动态IF-PPP、UC-PPP收敛后在E、N、U方向上的平均定位精度分别优于1.86、1.57、2.92 cm和2.1、1.78、3.08 cm,平均收敛时间分别为56和74 min。BDS-3双频解算模式下，B1CB3I、B1IB3I两种频率组合定位精度较好，三频解算模式下，B1CB2aB3I和B1IB2aB3I精度较为接近，三频与双频精密单点定位的定位性能和收敛时间基本相当。     

BDS/Galileo四频精密单点定位模型性能分析与比较

北斗卫星导航系统和Galileo卫星系统都可以提供4个频率信号上的服务。本文通过与双频无电离层模型（DF）比较,评估分析了4种BDS/Galileo四频PPP模型性能,即四频无电离层双组合模型（QF1）、四频无电离层组合模型（QF2）、四频非差非组合模型（QF3）和附加电离层约束四频非差非组合模型（QF4）,同时通过等价性原则理论上证明了QF1、QF2、QF3模型的等价性。此外,用1个月参考站的静态数据和1组动态数据分析了四频静态,仿动态和动态PPP性能。试验结果表明,BDS-3 B1C和B2a新频点伪距噪声要略大于B1I和B3I信号,Galileo卫星4个频率上的伪距噪声相差并不明显。对于静态和仿动态PPP模型,QF1、QF2和QF3模型定位性能基本上一致。通过附加外部电离层约束,四频PPP模型性能受到影响,BDS（BDS-2+BDS-3）静态QF4模型相比于QF1、QF2和QF3模型平均收敛时间分别减少了4.4%、4.4%和5.4%,Galileo静态Q4模型平均收敛时间相比于Q3模型增加了16.8 min。对于动态PPP,四频PPP模型相比于双频PPP性能得到提升显著,相比于QF1模型,BDS和Galileo单系统QF4模型三维定位精度分别提高了11.4%和31.4%。BDS/Galileo双系统PPP性能要优于单系统PPP。     

3种GPS+BDS组合PPP模型比较与分析

无电离层组合和非组合模型是GNSS精密单点定位(PPP)常用的两种函数模型。本文通过详细分析PPP的两种函数模型各类参数间的相关特性,建立了参数独立的函数模型。对非组合PPP模型的电离层参数引入虚拟观测方程进行约束,有效提高了PPP的收敛速度。最后,从定位精度和收敛时间两方面分析不同函数模型的GPS单系统和GPS+BDS组合PPP静态、模拟动态定位效果。结果表明:GPS单系统和GPS+BDS组合PPP定位精度相当,静态的无电离层组合与非组合PPP均可达到厘米至毫米级精度,动态PPP精度的平面优于3cm,高程优于5cm;无电离层组合PPP收敛时间优于非组合的PPP,电离层加权非组合PPP的收敛时间最短。动态定位中,电离层加权模型相比于无电离层组合模型,可减少约15%的收敛时间,相比于非组合模型,可减少约34%。     

北斗三频精密单点定位模型比较及定位性能分析

在Trip软件的基础上实现了北斗三频无电离层两两组合、三频消电离层组合和三频非组合精密单点定位（precise point positioning,PPP）算法。利用12个陆态网观测站的北斗三频观测数据对3种三频PPP定位模型及传统的双频无电离层组合PPP模型的定位性能进行分析。试验结果表明,对大多数测站,3种三频PPP模型静态定位精度水平方向优于1 cm,高程方向优于2 cm,动态定位精度水平方向优于4 cm,高程方向优于6 cm;3种三频PPP模型静态收敛时间约为120 min,动态收敛时间约180 min;相比于传统的双频PPP模型,三频PPP模型的定位精度有所提高,其中,三频非组合模型静态单天解RMS在水平方向和高程方向分别提高36.1%和6.3%,动态单天解RMS在水平方向和高程方向分别提高9.1%和6.3%。     

BDS-3多频伪距定位性能分析

北斗卫星导航系统（BeiDou navigation system, BDS）正式开通全球服务,为详细评估BDS-3全球定位性能,以全球16个MGEX跟踪站多天实测数据为基础,采用Net＿Diff软件进行了全球范围内BDS-3单频、双频无电离层组合与双频非组合模型下双频、三频非组合模型和三频无电离层两两组合模型三频伪距单点定位解算试验,并与GPS、Galileo部分频率进行对比。结果表明,在亚欧非地区,BDS-3卫星数与空间几何构型优于GPS和Galileo。BDS-3单频中,B1C、B1I、B2a、B3I的水平与高程定位精度均在米级,与GPS和Galileo对比的定位精度关系为B1C>B1I>L1>B3I> B2a>E1>L2>E5a;BDS-3双频组合中,B2aB3I定位精度较差,不适合进行定位,B1CB2a、B1CB3I、B1IB2a、B1IB3I定位精度较优,与GPS和Galileo对比的定位精度关系为B1CB2a>B1CB3I>L1L2>B1IB3I>B1IB2a>E1E5a>B2aB3I;BDS-...     

BDS-3双频组合精密单点定位精度分析

针对BDS-2、BDS-3、BDS-2/BDS-3不同双频组合精密单点定位的性能差异,本文分析了BDS-3中7种不同双频组合的PPP精度,并与BDS-2、BDS-2/BDS-3相同频率双频组合PPP精度进行了对比。结果表明,BDS-2和BDS-3相同频率双频组合PPP精度与首次收敛时间相当,其中B2I/B3I组合的PPP精度与首次收敛时间最差,BDS-2/BDS-3组合的定位精度和首次收敛时间相比单一情况有了较大改善。在BDS-3双频组合的PPP方面,B2b/B3I组合的PPP精度和首次收敛时间是BDS-3中7种双频组合PPP精度中最差的,其他6种双频组合PPP定位性能相当。     

弱电离层组合SPP在极区定位效果分析

研究了Klobuchar电离层改正模型和双频消电离层组合在伪距单点定位中的应用。通过实验验证了Klobuchar模型在极区的不适用性,并从理论上分析了消电离层组合在伪码噪声放大方面的缺点。针对消电离层组合中的不足,将噪声放大视为伪距定位中的主要矛盾。在降低伪距噪声和电离层延迟的不完全消除之间寻求平衡,提出了一种兼顾降噪与电离层改正的双频组合,称之为弱电离层组合。利用南极地区多个IGS跟踪站的多天数据,验证了弱电离层组合伪距单点定位相对于消电离层组合具有更好的定位效果,定位精度普遍可以提高15%~30%。不同测站对应的改善程度不尽相同,接收机内部因素造成的观测质量不佳也会使得定位精度改善不显著。     

顾及电离层延迟的BDS-3四频长基线定位算法

针对长基线定位中电离层延迟对定位精度造成的影响,本文提出了一种基于BDS-3四频信号(B1C/B1I/B2a/B3I)的四频消电离层(IF)组合方法,采用消电离层组合观测值消除电离层延迟误差,联合模糊度改正后的超宽巷或宽巷组合观测值构建定位方程,从而实现原始窄巷模糊度和基线位置坐标的解算。试验采用BDS-3四频数据对四频IF组合方法和基于GB-FCAR模型的电离层延迟参数估计方法的定位精度进行对比分析。结果表明,在对长度超过500 km的长基线进行定位解算时,四频IF组合方法可以实现电离层延迟误差消除。与电离层延迟参数估计方法相比,四频IF组合方法水平和垂直方向的定位精度均达分米级,提升幅度分别达35%和40%以上,定位精度显著提高,其相对定位精度可达1×10^-9 m,满足长基线相对定位的要求。     

不同函数模型的精密单点定位性能分析

针对精密单点定位常用的无电离层组合模型、非组合模型和Uofc函数模型的静态和仿动态精密单点定位定位性能问题,该文利用2015年10月27日MGEX 94个跟踪站点的静态观测数据,分别从观测残差、收敛时间和定位精度3个方面对其进行了对比分析。实验结果表明:(1)非组合的观测残差最小,内符合精度最高,收敛时间最长;(2)无电离层组合观测残差最大,内符合精度最差,收敛时间最短。3种函数模型无论是静态还是仿动态精密单点定位,都具有相当的定位精度,静态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1cm,高程方向的偏差优于3cm;仿动态精密单点定位在水平方向的定位精度优于1.5cm,高程方向优于4cm。     

基于SEID模型的单频PPP双频解算方法研究

提出了利用区域内的双频观测值建立区域SEID模型,利用单频观测值反演得到双频观测值,进而组成双频无电离层组合观测值,实现了单频PPP双频解算。算例结果表明,本文提出的新方法大大缩短了定位收敛时间,显著地提高了单频PPP的定位精度。     

几种附电离层约束GNSS单频PPP性能评估

针对单频精密单点定位(PPP)两种常用的定位模型:非组合模型和附加电离层约束模型,同时综合考虑电离层约束模型三种不同约束策略(常数约束,时空约束,逐步松弛),对比分析了其使用GPS单系统及GPS+BDS双系统观测值的定位收敛时间,定位精度及其优缺点. 实验结果表明:使用GPS单系统,附加不同电离层约束对单频PPP收敛时间缩短效果显著,其中逐步松弛约束平均收敛时间最短,其平均收敛时间为32.36 min,四种定位模型收敛后的定位精度基本相当. 加入北斗卫星导航系统(BDS)后,四种定位模型的收敛时间均有不同程度的缩短,其中时空约束模型缩短最为显著,收敛时间缩短为单系统的59.22%. 在定位精度方面,加入BDS观测值后水平方向定位精度可提升0.5～1.3 cm,垂直方向定位精度略有下降.      

北斗三号短基线四频组合定位方法研究

摘　要：北斗三号全球卫星导航系统现已提供４个频率以上的观测数据,支持多频组合定位理论和方法的研究。基 于此,文中提出一种短基线下的北斗四频组合定位解算方法,利用北斗Ｂ１Ｉ,Ｂ３Ｉ,Ｂ１Ｃ,Ｂ２ａ４个频率的观测数据两两 组合形成独立不相关的窄巷观测值联立,以位置参数和双差模糊度组成状态向量,结合卡尔曼滤波估计进行定位解 算。基于该方法,文中针对两组不同长度的短基线进行测试,结果显示：在１７ｍ 短基线中,该方法平面精度优于 ２ｍｍ,高程方向精度优于４ｍｍ;在３ｋｍ的短基线中,平面精度优于４．５ｍｍ,高程精度优于６ｍｍ。测试结果表明, 在短基线情况下,该方法的定位精度相较于北斗单频及三频方法在平面和高程方向均有不同程度的提高。     

北斗双/三频精密单点定位性能分析

针对北斗三频定位性能,本文基于IGS连续跟踪站分析了北斗双/三频精密单点定位性能,包括定位精度、收敛时间以及模糊度固定率.经研究发现,B1/B2组合与B1/B3组合的精密单点定位精度、收敛时间与模糊度固定率一致,而B2/B3组合由于噪声较大,相比于前两种北斗双频组合,精密单点定位性能较差;北斗B1/B2/B3三频组合下的精密单点定位性能相比于双频组合有了很大的提升,为今后的北斗高精度定位提供了一种新的思路.     

一种基于BDS三频观测量的精密单点定位算法

针对传统双频BDS精密单点定位收敛速度及定位精度如何进一步提高的问题,该文提出了一种基于两组消电离层组合的BDS新三频精密单点定位(PPP)定位算法,并且对由于引入第3个频段观测量所导致的函数和随机模型与传统双频PPP模型存在的差异进行了公式推导。最后利用实测数据以动态和静态模式对新三频PPP模型进行了测试,以传统双频PPP解算结果为参照,对新三频PPP模型的收敛速度及定位精度进行了评估分析。基于实测数据的测试结果表明,新三频算法有利于提升定位解算的精度并有效缩短初始收敛过程,而且这一改善效果在动态模式下较静态模式更为显著。     

GPS/BDS/Galileo三频精密单点定位模型及性能分析

在精细考虑伪距和载波相位硬件偏差时变特性的基础上,导出了更为严谨的非差非组合观测方程,并给出了非组合模式下两类GNSS偏差的数学表达形式。基于此,本文详细研究了3种常用的三频精密单点定位(PPP),即无电离层两两组合IF1213、单个无电离层组合IF123与非组合UC123函数模型的独立参数化方法,系统分析了3种PPP模型的相互关系以及GPS/BDS/Galileo三频静、动态PPP定位性能。结果表明,静态PPP收敛后定位精度水平方向优于1.0 cm,高程优于1.5 cm;动态PPP水平方向优于2.0 cm,高程优于5.0 cm;三频PPP的定位性能与双频PPP基本相当。     

组合GPS/GIONASS单点定位

本文介绍了ＧＰＳ系统和ＧＯＮＡＳＳ系统之间的差别,以及ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ双星系统的单点定位原理,分别处理了利用ＧＮＳＳ－３００双星系统接收机测得的ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ和ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ的观测数据。