GEO卫星对BDS相对定位性能的影响分析

对BDS高精度相对定位中GEO卫星的影响进行研究和分析。首先实现非差观测模型的BDS定位解算,在非差观测模型的基础上实现BDS高精度相对定位解算模型,然后分别利用全星座卫星和IGSO+MEO组合进行高精度相对定位处理,分析GEO卫星对BDS相对定位收敛时间和定位精度以及PDOP值的影响。结果表明,GEO卫星能稳定增加观测卫星数量,改善PDOP值,提高定位收敛速度和精度,BDS全星座高精度相对定位静态单天解与动态解均达到或优于cm级。     

BDS三频观测值多路径误差的差异性分析

BDS分布在3个不同高度的轨道上且同时播发3种频点的信号数据，导致其观测值多路径误差可能在星座间、频点间存在差异。基于此，利用我国iGMAS跟踪网络和国际MGEX跟踪网络的17个GNSS多模观测站数据，从高度角、信号频点、接收机类型、跟踪站分布以及卫星星座等5个方面进行BDS多路径误差的差异性分析，同时与同源观测站上的GPS观测值多路径误差进行对比。结果表明，B3频点的多路径误差最小；3种星座间，GEO卫星的多路径误差最小；BDS的GEO卫星和IGSO卫星的多路径误差在地域上无明显的差异；BDS的B3频点上的多路径误差优于GPS 3个频点上的对应结果，BDS的B1和B2频点与GPS的L1和L2频点上多路径误差的精度相当。     

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。     

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。     

北斗卫星伪距多路径偏差改正研究

通过分析不同卫星系统MEO卫星的伪距多路径误差,发现北斗卫星伪距多路径偏差的存在。进一步分析BDS三类卫星伪距多路径误差的变化特征,结果表明,IGSO卫星和MEO卫星的伪距多路径误差存在明显的系统性偏差。选择分段线性拟合和分段多项式拟合两种方法建立北斗卫星伪距多路径偏差改正的经验公式,并比较两种改正方法的效果。分析了北斗卫星伪距多路径偏差改正前后的MP序列和MW组合序列的数据变化特征以及PPP定位结果的差异,验证了经验公式的可行性和有效性。     

基于EEMD-LSTM模型的BDS卫星轨道预报精度分析

为解决深度学习模型中轨道误差序列数据的噪声误差积累问题,提出EEMD-LSTM组合预测模型,并利用GEO、IGSO、MEO三类卫星数据进行轨道预报分析。结果表明,EEMD-LSTM组合预测模型在卫星轨道预报中能够有效抑制噪声的误差积累,GEO、IGSO、MEO三类卫星的轨道预报精度均有所提高,也能够有效拟合动力学模型轨道的预报误差,EEMD-LSTM组合预测模型对GEO、IGSO、MEO三类卫星的平均改进率imp分别提高2.70百分点、2.46百分点和8.33百分点。     

基于SDP4模型的BDS卫星轨道预报精度

结合两行轨道根数(TLE)星历与SDP4模型预报BDS IGSO、GEO与MEO卫星30 d轨道,并采用GFZ事后精密星历评估轨道预报误差。将所得轨道预报误差与广播星历、历书的轨道预报误差进行对比,结果表明,本文方法轨道预报精度显著优于广播星历与历书。     

GEO卫星轨道机动对BDS NPA阶段的RAIM可用性影响分析

统计分析各GEO卫星轨道机动对亚太区域NPA（non-precision approach）阶段的RAIM（receiver autonomous integrity monitoring）可用性影响。结果表明，GEO卫星在07∶00～08∶00和15∶00～16∶00对系统的可用性影响最大，但各卫星影响时段不同；GEO卫星C04卫星14∶00～23∶00和C05卫星00∶00～05∶00的调控时段使得系统可用性低于99.9%，分析原因可知，其主要受两颗卫星的定点位置和MEO卫星的回归周期影响。另外，为了揭示新启用的IGSO C13卫星对BDS系统在服务区域可用性的改善情况，对比分析了新IGSO C13卫星启用前后对BDS系统在亚太区域内可用性影响情况发现，C13卫星的运行使得BDS系统在服务区的可用性平均提高0.05%，达到99.99%。     

MGEX和iGMAS的多系统轨道和钟差产品精度分析

采用分析中心间互比、SLR残差检核、卫星钟差拟合以及阿伦方差等方法对MGEX和iGMAS提供的多系统轨道和钟差产品精度进行综合分析。结果表明，GPS和GLONASS卫星的轨道精度分别在1.0~1.3 cm和2.0~3.6 cm，其中iGMAS提供的轨道产品较优。Galileo卫星的轨道一致性在10~17 cm，采用ECODE2模型或附加先验模型可有效提高轨道精度。BDS GEO卫星的轨道一致性在数m级，径向精度约为25 cm；IGSO和MEO卫星的轨道一致性分别在21~40 cm和11~18 cm左右，且径向精度分别优于10 cm和5 cm。MGEX和iGMAS提供的GPS和GLONASS卫星的钟差精度较好，但稳定性和可靠性仍有待提升。Galileo卫星的钟差一致性约为0.2~0.4 ns，且钟差产品中吸收了未被模型化的轨道误差。BDS GEO、IGSO和MEO卫星的钟差一致性分别在0.35~0.46 ns、0.25~0.33 ns和0.11~0.21 ns，其中CODE提供的BDS IGSO/MEO卫星的钟差产品受偏航姿态模式影响较大。     

基于模糊聚类分析法的BDS长基线模糊度解算

为探求BDS长基线模糊度解算的最优组合观测量,基于模糊聚类分析法分别选取2个BDS最优超宽巷组合和1个最优窄巷组合共同构建TCAR模型,分别采用GF_TCAR、GB_TCAR和GIF_TCAR模型对实测BDS长基线进行模糊度解算。实验表明,3种模型解算超宽巷组合模糊度的结果基本一致; GF_TCAR模型解算模糊聚类分析法所得最优窄巷组合(3,0,-2)的相邻历元组合模糊度差值优于常用的(4,2,-5)组合;GB_TCAR模型解算IGSO卫星时,窄巷组合(3,0,-2)的结果优于(4,2,-5)组合,而解算GEO、MEO卫星时2种窄巷组合结果一致;GIF_TCAR模型解算窄巷组合(3,0,-2)的结果略逊于(4,2,-5)组合。     

观测质量对北斗系统集中式实时自主导航的影响分析

介绍集中式实时自主导航参数分解滤波的基本原理及星间链路观测值的仿真方法。基于仿真北斗系统全星座的星间链路测量数据，进行60 d的集中式实时自主导航解算，论证观测噪声及残余系统误差对北斗系统3类卫星自主导航精度的影响。结果表明，观测噪声对自主导航精度无显著影响；残余系统误差中的固定偏差为影响自主导航精度的主要成分，且残余系统误差对自主导航精度影响较大，需要对其认真检校。另外，观测噪声及残余系统误差的变化对北斗系统3类卫星自主导航精度的影响无显著差异。     

北斗卫星系统频间偏差预报模型研究

为研究北斗卫星频间偏差参数(DCB)长期及短期变化特性,在某卫星DCB参数缺失时,对该卫星DCB参数进行短期及长期预报,以预报值代替真实值。本文利用中国测绘科学研究院i GMAS分析中心数据,采用二次多项式拟合法对北斗卫星DCB参数展开研究,通过构建电离层延迟模型求解北斗卫星DCB参数,统计了北斗卫星包括GEO卫星、IGSO卫星、MEO卫星的2016-01~2016-12及2017-02-01~2017-02-28的频间偏差参数解算结果,分析其变化特性,并采用二次多项式拟合法对DCB参数进行长短期预报及精度分析。实验证明,相比GEO、IGSO卫星、MEO卫星的DCB参数较低且波动幅度介于GEO、IGSO卫星之间;二次多项式拟合法可对北斗卫星的频间偏差参数进行预报,对北斗卫星的频间偏差求值及预报具有重要的参考作用。     

基于长期数据的北斗广播星历精度评估

介绍了广播星历精度评估的基本原理和方法,并利用2013-01~2015-04共28个月的广播星历数据,分析比较了北斗不同类型卫星的轨道精度、钟差精度及整体精度的短期和长期变化趋势。结果表明,GEO卫星广播星历的轨道精度约为1.8 m,钟差精度优于6 ns;IGSO和MEO广播星历的轨道精度优于1.2 m,钟差精度优于4 ns,整体上优于GEO卫星。从长期变化趋势来看,北斗广播星历的精度有逐渐提高的趋势。     

GPS/BDS分类组合定位的指数加权Helmert方差分量估计法

针对北斗卫星导航系统（BDS）星座结构复杂、不同类型卫星观测值残差差异较大的不利条件，将BDS系统中IGSO、MEO、GEO 3种卫星的观测值进行分类定权，提出一种顾及历史权比的指数加权Helmert方差分量估计法来精确确定不同系统之间观测值的权阵。为了验证该方法在GPS/BDS组合定位中的有效性，采用单点定位模型分别进行静态和动态导航实验，并将其定位结果与等权模型以及不考虑指数加权的Helmert方差分量估计方法进行对比。结果表明，采用改进的加权方法，在东、北、天3个方向的定位精度均获得显著提高，在静态条件下，相对于等权模型，改进方法3个方向的定位精度提高幅度分别达到50.0%、51.0%和42.0%；在动态条件下，定位精度提高幅度分别为10.0%、8.0%和9.0%。特别在卫星数量较少、卫星几何图形强度较差时，定位结果的改善效果更为明显。