北斗三号组网卫星数据质量分析及单系统定轨精度初步评估

选取2018-01-23起10 d内16个iGMAS测站观测数据，对北斗三号卫星的观测数据质量及BDS单系统精密定轨精度进行评估。初步结果表明，老信号B1I、B3I北斗三号卫星的信噪比略强于二号卫星，噪声与多路径基本相当，均在0.1 m量级，新卫星不存在星内多路径偏差。新信号B1C/L1/E1频点GPS信噪比最强，Galileo和BDS卫星相当，B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当；噪声及多路径方面，B1C/L1/E1频点GPS优于BDS、Galileo卫星0.1 m量级，B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当，均在0.1 m量级，新信号中北斗三号卫星星内多路径偏差基本消失。单系统精密定轨试验中，分别进行有/无GEO卫星策略、太阳光压模型ECOM 五/九参数策略的比较，并使用卫星激光测距数据进行独立检核。初步结果表明，有GEO卫星、ECOM五参数光压模型的定轨精度最好，C19号卫星7个重叠弧段的平均定轨精度在沿迹向、法向、径向的精度分别为32 cm、16 cm、8 cm，与试验卫星的定轨精度基本相当。     

导航卫星非差精密定轨测站选取策略分析

推导了测站分布对定轨精度影响的公式,提出一种兼顾测站数量、观测数据质量以及测站地理分布的测站选取策略。利用IGS和iGMAS全球观测网数据,设计了3种不同的测站分布方案,进行GPS精密定轨实验。结果表明,使用30个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到6.0 cm左右|使用40个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到3.5 cm的水平|使用50个全球均匀分布的测站,GPS三维定轨精度能达到2.8 cm以内|超过50个的测站对GPS定轨精度提高基本上没有贡献。     

北斗三号在轨测试卫星观测数据分析

采用自编数据处理算法对部分iGMAS与MGEX站点的观测数据进行分析，结果表明，北斗新信号表现优异，数据完整率和信噪比弱于GPS，多路径误差和伪距噪声与GPS相当，电离层延迟变化率优于GPS。总体而言，北斗三号与GPS处于同一水准。     

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基于PPP的iGMAS综合产品应用测试

基于iGMAS产品综合与服务中心（ISC）发布的ISC产品及德国波茨坦地学研究中心（GFZ）发布的GBM产品和GBM钟差重采样后的GBM-300 s产品对MGEX测站进行多系统的精密单点定位（PPP）测试，对2018-01-01～01-15全球15个MGEX测站的定位精度、收敛速度、ZTD求解精度和测站钟差求解精度进行分析。结果表明，在北斗PPP方面，使用ISC产品的3D定位精度和收敛速度优于GBM产品0.89 mm和 24 min，ZTD解算精度和测站钟差求解精度优于GBM产品0.3 mm和0.02 ns；在GPS、GLONASS、Galileo单系统PPP和四系统组合PPP方面，使用ISC产品的ZTD求解精度和测站钟差求解精度同GBM产品互差小于1.5 mm和0.05 ns，两者性能一致，没有明显差别，但使用ISC产品的PPP定位精度在高程方向低于GBM产品2~3 mm，收敛速度慢于GBM产品5~20 min。通过分析iGMAS产品的精度和服务的可靠性，为现阶段iGMAS产品性能的进一步提升给出建议。     

不同电离层格网产品的精度分析

利用全球部分IGS站实测数据,精确提取测站天顶方向的总电子含量,以此作为评估基准,对国内外5家分析中心和2家综合中心（IGS,international GNSS service和iGMAS,international GNSS monitoring & assessment system）的全球电离层格网（global ionosphere maps,GIM）产品在全球范围内的符合精度进行评估。结果表明,不同机构不同类型的GIM产品精度在不同范围的符合精度略有不同。     

多模GNSS非差精密定轨快速数据处理方法

针对IGS、MGEX和iGMAS的超大观测网数据,提出一种多模GNSS非差精密定轨的快速数据处理方法,分析超快速轨道产品的精度以及数据处理耗时。结果表明,4系统超快速轨道产品的数据处理效率得到明显提高。由于解算时间缩短,给数据准备和下载提供了充足的时间,全天的观测数据能够全部参与定轨解算,各系统的定轨精度均有不同程度的提高。     

不同时长的北斗精密单点定位精度分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)在南海区域的服务性能问题,该文基于无电离层组合实现了BDS精密单点定位算法。基于在我国西沙采集的BDS观测数据,利用我国iGMAS的北斗轨道和钟差产品,分3个不同时长(0.5、2、24h)对我国北斗卫星导航系统在中国南海区域的定位精度进行了分析。从实验结果可知,利用北斗卫星导航系统已可实现我国南海区域的高精度定位。     

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。     

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。