广域瞬时厘米级精密单点定位和服务系统

精密单点定位技术（precise point positioning,PPP）虽可以提供全球厘米级定位,但是需要数十分钟实现收敛,而PPP-实时动态定位（real-time kinematic, RTK）则依赖区域参考站以提供大气延迟改正信息,限制了系统服务范围。实现了一种多频多模观测值PPP方法,仅需要卫星轨道、钟差和信号偏差即可实现全球范围内的瞬时厘米级定位,解决了PPP收敛慢、PPP-RTK服务范围有限和成本高的难题。结合现有星基增强改正数编码和播发方式,构建了一个兼容北斗PPP-B2b服务的广域瞬时厘米级服务系统,并评估了其轨道、钟差和信号偏差等增强信息精度。中国区域静态和车载动态数据验证结果表明,该系统可以95%的置信率在1 min内实现厘米级精密定位,可满足自动驾驶等领域对快速、高精度和高可信定位的需求。     

利用不同时间同步体制钟差评估北斗三号星载原子钟性能

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)星载原子钟性能的优劣直接影响GNSS观测信号质量、测距精度、钟差预报与卫星自主导航能力,从而间接影响整个导航系统的服务性能。结合北斗三号系统独特的星间链路(inter-satellite link, ISL)和星地时间双向比对(two-way time transfer,TWTT)体制以及常用的精密轨道与钟差确定(orbit determination and time synchronization,ODTS)体制所估计的精密钟差数据,分析评估了北斗三号在轨原子钟服务性能。结果表明,3种钟差确定体制评估的频率准确度和漂移率结果基本一致,所有卫星频率准确度在(-4～2)×10^-11范围以内,氢钟频率准确度优于铷钟,ISL钟差评估的频率漂移率精度略优于ODTS。在评估原子钟稳定度方面,3种钟差确定体制各有优势,短期稳定度方面,ODTS钟差评估优于ISL钟差,基于ODTS评估的3 000 s稳定度可达3×10^-14,且氢钟的短期稳定性优于铷钟;中长期...     

武汉大学IGS电离层分析中心全球电离层产品精度评估与分析

2016年2月,武汉大学卫星导航定位技术研究中心(Wuhan University, WHU)正式成为新的国际GNSS服务组织(International GNSS Services, IGS)电离层联合分析中心(Ionosphere Associate Analysis Center, IAAC).本文首次系统地评估和分析了武汉大学IGS电离层分析中心自2016年日常化运行以来(2016年1月到2018年9月,太阳活动低年)的全球电离层产品的精度,并与其他六家IAACs (CODE、JPL、ESA、UPC、EMR和CAS)进行了比较分析.结果表明:WHU的全球电离层产品能够长期稳定且有效地监测全球电离层总电子含量(Total Electron Content, TEC)的时空变化;和IGS综合全球电离层产品比较,WHU的模型均方根误差和CODE、JPL相差不大,均值约为1.4 TECU,产品一致性优于其他IAACs;和GPS实测电离层TEC比较,WHU的模型内符合精度和CODE基本相当,均值约为1.4 TECU,且与电离层活动水平和地理纬度存在显著的相关性;和Jason-2测高卫星VTEC比较,WHU的全球电离层产品的系统性偏差均值约为-0.7 TECU,在不同纬度约为-3.0到1.0 TECU,且与地理纬度存在近似抛物线函数的关系;WHU的模型外符合精度和CODE、JPL以及CAS基本一致,均值约为2.9 TECU,且在中高纬度地区优于低纬度地区,北半球优于南半球.     

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顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法

IGS各分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差产品可能因采用不同的天线相位中心模型而存在一定差异,其对精密产品之间的比较以及利用精密产品评估北斗空间信号精度会产生一定影响。首先利用实测观测数据深入分析了采用不同天线相位中心改正模型对精密轨道和钟差的影响规律,在此基础上提出了顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法,以欧洲定轨中心、德国地学中心、武汉大学提供的精密轨道和钟差作为参考,对北斗广播轨道、广播钟差以及空间信号精度进行了分析和比较。结果表明,在考虑了卫星天线相位中心改正模型的差异之后,采用不同分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差作为基准评估出的空间信号精度基本一致,地球同步轨道卫星优于1.68 m,倾斜地球同步轨道卫星优于0.78 m,中地球轨道卫星优于0.66 m,验证了所提出的评估方法的正确性。     

GPS/BDS三频信号频间时钟偏差估计与定位验证

在三频GNSS应用中,受精密产品频率基准不一致的影响,会引入系统性偏差,即频间时钟偏差（IFCB）。本文首先通过对IFGF组合观测值进行历元差分,利用全球分布的80个MGEX观测站及中国区域内100个连续运行参考站,在2021年年积日（DOY）153—160 d的实测数据,进行了IFCB的估计并分析了其时变特性;然后将IFCB的估计结果运用到非差非组合PPP中。结果表明：GPS BLOCK Ⅱ-F的IFCB较大,幅值可达14 cm,GPS BLOCK Ⅲ与BDS的IFCB则较小,一般不超过5 cm。在定位验证中,经过IFCB改正后,GPS/BDS-2/BDS-3-IGSO在第3频点L5、B2I、B2a的相位残差分别减小了59.54%、26.31%、10.98%。其中,动态定位的GPS、BDS-2/BDS-3-IGSO、GPS/BDS-2/BDS-3-IGSO 3种方案的点位精度分别提升了56.55%、29.16%、20.72%,改善效果显著。     

用PANDA对GPS和CHAMP卫星精密定轨

介绍了武汉大学自主研制的卫星导航系统综合处理软件PANDA；利用全球45个IGS站以及CHAMP卫星星载GPS数据．在不同条件下分别实现了GPS卫星的精密定轨．以及CHAMP卫星和GPS导航星座联合精密定轨。结果与IGS的最终精密星历以及GFZ提供的CHAMP卫星精密轨道的比较说明：PANDA软件求解的GPS导航星座和CHAMP卫星轨道精度处于同等水平。     

基于TOF模式的UWB定位原理与精度验证

通过分析基于飞行时间(time of flight,TOF)的超宽带(ultra wide band,UWB)距离测量的特性,利用卡尔曼滤波及其变式处理原始TOF测距值,剔除TOF测距粗差并对距离观测值进行降噪处理以减小观测误差的影响;同时利用已知长度分析多路径效应和非视距环境等对TOF测距系统误差的影响规律。基于该实验数据的定位结果表明,在较好地改正TOF测距系统误差的情况下,UWB静态定位精度能达到10 cm以内,动态定位精度优于0.2m。     

一种区域实时对流层内插模型及其在PPP中的应用

利用反距离加权内插法,对基准站解算的天顶对流层延迟（ZTD）建立了区域实时ZTD模型,评估了该模型内插流动站对流层延迟对PPP定位精度和收敛时间的影响。试验表明：与传统ZTD采用参数估计的处理方法对比,二者解算得到的PPP精度在水平方向上效果相当,但在垂直方向上,模型内插对流层解算的定位精度提高约为5 cm,且能显著提高PPP收敛速度。说明应用本方法建立非气象参数的区域天顶对流层延迟模型能有效加快PPP的收敛速度,且提高定位精度。     

3种开源精密单点定位软件性能评估

选取全球范围内分布的76个IGS服务站的观测数据,采用RTKLIB、gLAB和G-NUT 3个开源精密单点定位（PPP）软件进行静态模拟动态PPP解算。将不同软件解算的对流层延迟和坐标与IGS提供的参考值进行比较,评估其对流层解算精度、收敛时间以及收敛后的坐标解算精度的差异。结果表明：1）不同软件均可解算得到cm级对流层解算精度,其中RTKLIB的解算精度优于1 cm;2）对于坐标解算而言,G-NUT需要较长时间才能收敛到指定的精度;而收敛后不同软件均可获得cm级的坐标解算精度,其中RTKLIB解算精度最优,但由于数据预处理策略不完善,会导致部分测站产生较大偏差; G-NUT水平方向解算精度与RTKLIB相当,高程方向稍差;gLAB水平方向解算精度较差,高程方向优于G-NUT。