基于残差统计特性的中国区域格网电离层GIVE算法优化

北斗星基增强(BDSBAS)系统播发格网电离层改正数和格网电离层完好性参数GIVE,用以提升GNSS系统的服务精度并实现区域电离层活动完好性监视,以满足精密进近(GLS PA)需求.本文在实现BDSBAS格网电离层粗差剔除与改正数计算的基础上,提出了一种电离层完好性参数GIVE的优化方法,进而评估了BDSBAS格网电离层的应用精度.BDSBA S格网电离层格网点延迟估计采用平面拟合算法计算,异常数据剔除采用稳健的中值容错算法,GIVE的估计考虑了电离层残差分布的偏度与峰度统计特性,能够实现对电离层异常活动的及时响应.2020年1月实测数据分析结果表明,BDSBAS格网电离层修正精度(RMSE)为2～3 TECU,改正百分比达到75％ ～79％,GIVE包络率优于99.9％.修正格网电离层后可提升GPS定位精度20％ ～40％.     

载波相位平滑伪距及其在差分定位中的应用

推导了单频和双频载波相位平滑伪距的Hatch滤波公式，利用两组实测数据进行了载波相位平滑伪距，然后将平滑后的不同观测类型的伪距用于实时差分定位。定位结果表明，C／A码Hatch滤波的差分定位精度高于P码；无电离层组合的Hatch滤波差分定位精度低于C／A码。     

利用多普勒观测检测周跳和粗差

基于多普勒积分提出一种判断"野值"属于周跳还是粗差的方法,即前后两个历元的周跳检测值如果接近则认为是周跳,如果不接近则认为是粗差;通过对多普勒观测量进行不同阶数的多项式插值,得出线性插值的精度高于高阶多项式插值的精度,且计算量少的结论,所以在一个采样率内利用梯形公式积分来检测周跳和粗差的精度较高。     

北斗导航定位服务性能时空特性分析

为了对北斗导航系统开通服务以来的定位服务性能进行全面评估,首先给出了B3单频定位、B1／B3双频定位、B3单频增强定位和B1／B3双频增强定位4种定位观测模型,设计了顾及星历和钟差龄期IODE／IODC的定位策略,利用中国区域内监测网的连续观测数据对4种定位模式的时间特性和空间特性进行了比较分析与评估。得出北京地区连续3年的测试结果和海南及新疆三地的测试结果。      

GPS定位中非线性与线性模型参数估计方法的选择

本文将文献[1]定义的固有非线性性和参数效应非线性性应用到GPS双差载波非线性模型中,并根据这两个指标判断当流动站采用不同精度的初值时,平差模型应该选择非线性模型还是线性模型.通过比较不同精度的初始值的定位精度得到:GPS双差载波非线性模型的非线性强度较弱;即使采用单历元单点定位的结果作为初始值,GPS双差载波相位定位模型也能按照近似线性化的方法求解;而当采用地心坐标作为初始值时,求解流动站的坐标必须按照非线性最小二乘的理论计算,这时利用高斯-牛顿法迭代几次就能收敛.     

BDS不同服务体制下授时模型差异研究

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网发射完成,BDS逐步实现了向全球用户提供基本导航（卫星无线电导航业务(RNSS)、向中国及周边区域用户提供区域短报文通信（卫星无线电测定业务(RDSS)、星基增强(SBAS)等服务的“三步走”规划．为研究BDS不同服务体制下的授时差异,本文从时空基准、授时精度检核、设备时延、卫星健康状态等方面,分析了基于已知位置的BDS RDSS单／双向授时、RNSS单／双频授时及SBAS单频授时模型差异,并给出了基于本文授时模型下的BDS不同体制授时精度,以为利用BDS进行授时服务的用户机研制、生产、测试和检验提供参考.      

基于星间链路的BDS导航系统实时星历和钟差分离修正

BDS导航系统授权服务通过提供实时广域差分改正,满足高精度导航用户的导航需求。研究独立时间同步支持下的BDS卫星导航系统的广域差分修正模型与方法,比较了星历和星钟误差的一维(即ICD文件中的等效钟差)和四维差分等两种模式的修正性能,利用DOP值分析了星历改正的误差传播规律。分析表明,一维差分模式的修正精度随轨道误差增加而降低,不适用于在轨卫星故障及GEO卫星轨道机动后轨道快速恢复等情况,并且会降低广域差分系统的可用性;而仅在星地观测条件下,广域差分的三维星历和钟差分离的四维差分模式稳定性较差,区域监测网分布严重限制了星历和钟差误差的分离精度。随着BDS全球系统发展,为满足星座自主导航的需求,系统将提供星间链路观测。通过建立仿真平台,对星间链路支持下的星历和星钟误差分离方法进行研究与分析,结果得出,增加星间链路观测,可以有效地分离星历和星钟误差,将星历误差传播放大因子降低约50%;与一维差分模型相比,将监测站布站稀疏区域内的用户差分改正精度提高约60%。     

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。     

中长基线周跳实时探测和修复的新方法

提出了一种适合网络RTK基准站间周跳实时探测和修复的新方法。该方法根据基准站坐标已知的特点,反求模糊度的浮点解来探测周跳并确定周跳的范围,最后结合电离层残差组合来修复周跳。该方法可以应用到当基准站没有精确已知的坐标时的静态实时周跳探测和修复中,通过理论分析和实际计算表明,该方法处理周跳的能力较强,具有实时探测和修复中长基线的失锁时间较长的周跳,且计算简单的特点。     

配置积分方法在GPS卫星轨道确定中的应用

重点介绍了配置(Collocation)积分方法的原理和步骤。比较了其他轨道积分方法和Collocation积分方法在积分卫星轨道时的区别,阐明了Collocation方法在计算卫星速度、加速度等高阶导数方面的优越性,并通过采用固定步长、变化多项式阶数和固定多项式阶数、变化步长的方法,定性和定量地分析了不同参数的选择对GPS卫星轨道积分的影响。