GPS卫星轨道及钟差对GRACE卫星定轨精度影响

针对GPS卫星精密轨道和钟差插值对GRACE卫星定轨精度影响进行了分析,分别使用IGS(International GNSS Service)30 s间隔钟差、CODE(the Center for Orbit Determination in Europe)30和5 s间隔钟差以及15 min精密星历进行GRACE卫星定轨实验。结果表明:GPS轨道插值精度可以达到cm级,将15 min GPS轨道插值为30 s间隔利用9阶拉格朗日插值定轨结果精度最高,继续增加阶数定轨精度不会增加;利用CODE钟差计算GRACE非差运动学轨道,码伪距结果精度较IGS产品提高6%,载波相位运动学定轨结果和约化动力学定轨结果精度都提高10%左右;5 s间隔卫星钟数据对定轨结果改进并不明显。采用CODE间隔为30 s钟差进行GRACE运动学定轨的计算精度能满足cm级轨道的应用需求。     

IGS卫星钟差产品采样间隔对PPP精度的影响

使用IGS 5 min、30 s以及CODE最新发布的5 s间隔的精密卫星钟差产品分别进行了静态和动态精密单点定位(PPP)试验。结果表明,使用三种不同采样间隔的精密卫星钟差对静态PPP定位结果的影响很小,均能满足mm至cm级的静态定位精度,采样率更高的精密卫星钟差改正对静态定位结果无显著改善;对动态PPP定位,三种采样间隔的精密卫星钟差均能满足cm至dm级的定位精度,使用30 s间隔的精密卫星钟差较使用5 min间隔的精密卫星钟差,其定位精度提高了30%~50%,而使用5 s间隔的精密卫星钟差同使用30 s间隔的精密卫星钟差获得的定位精度基本一致。     

利用GPS精密单点定位进行时间传递精度分析

利用静态精密单点定位技术(PPP),分别采用IGS5min和30s间隔的精密卫星钟差产品进行单站时间传递实验。实验结果表明,无论是利用5min间隔的卫星钟差产品,还是利用30s间隔的卫星钟差产品,静态PPP都可以实现0.1～0.2ns的时间传递以及半天内稳定度达到1×10-15～2×10-15的频率传递。在短期内,相比于5min间隔的卫星钟差产品,利用30s间隔的卫星钟差产品能较明显地提高静态PPP钟差解所体现的频率稳定度,PPP钟差解的精度略有提高;在长期内,使用这两种钟差产品获得的PPP钟差解的精度及其所体现的频率稳定度相当。     

精密单点定位中卫星钟差影响分析

分别采用IGS提供的5 min和30 s采样间隔的精密卫星钟差进行静态和动态精密单点定位实验,分析比较了采用不同钟差处理的精密单点定位结果,以及不同种类钟差对初始化收敛时间、定位精度的影响。实验结果表明,采用30 s精密卫星钟差的静态、动态精密单点定位结果精度均优于采用5 min精密卫星钟差内插成30 s钟差的静态、动态精密单点定位结果。     

IGS精密卫星钟差插值算法的精度比较与分析

采用IGS提供的30 s、5 min和15 min间隔的精密卫星钟差产品,比较、分析了线性插值、拉格朗日插值、三次样条插值和两点三次埃尔米特插值等精密卫星钟差插值算法的精度。结果表明,线性插值精度最高,其余算法精度相当。拉格朗日插值存在奇偶性质,奇数阶插值比相邻偶数阶精度高,插值精度随阶数的增加有降低的趋势。钟差插值精度与卫星本身的钟差抖动程度有关,钟差抖动越大,精度越低。使用间隔较小的钟差产品插值精度更高。     

四种精密卫星钟差插值方法的比较

利用四种插值方法加密IGS网站下载的15 min和30 s卫星钟钟差改正,分别与IGS网站下载的30 s钟差数据以及CODE网站下载的5s钟差数据比较,试验表明,两种加密情况下宜选用线性分段插值。     

IGS精密钟差精度分析

对比了IGS官方提供的5 min和30 s间隔的精密钟差变化规律,分析了利用8阶滑动式Lagrange多项式插值和线性插值将精密钟差内插至30 s间隔的精度及可行性,得出了一些国内文献未论及的结论。     

基于ARIMA模型的卫星钟差短期预报研究

卫星钟差的精度直接影响导航定位的性能。本文针对不同类型的星载原子钟,采用ARIMA时间序列模型分别对1 d的IGS 5 min、30 s采样间隔的精密卫星钟差产品进行建模,并作6 h、一天的短期预报。结果表明,铷钟的预报精度达到了亚纳秒级,铯钟的预报精度处于纳秒级,并且原始钟差产品的采样间隔对卫星钟差预报精度有一定的影响。     

GPS卫星钟差及观测数据采样间隔对LEO卫星定轨精度影响

针对GPS卫星钟差及观测数据间隔对LEO卫星运动学和约化动力学定轨的影响问题进行了分析,并使用CODE（the Center for Orbit Determination in Europe）30 s、5 s间隔GPS卫星钟差分别进行了30 s和10 s间隔观测数据的LEO卫星定轨实验。结果表明,使用5 s间隔卫星钟差（10 s间隔观测数据）相比30 s间隔卫星钟差（30 s间隔观测数据）进行GRACE卫星精密定轨,约化动力学定轨精度提高了16%,运动学定轨精度提高了8.8%;使用30 s间隔卫星钟差和10 s间隔观测数据的定轨精度最低;对于30 s间隔观测数据,使用30 s或5 s间隔卫星钟差的定轨精度基本一致。     

MGEX精密星历卫星钟差精度分析

IGS的多GNSS实验项目(Multi-GNSS Experiment,MGEX)所提供的事后精密卫星钟差作为一种基础性的GNSS数据产品。在分析MGEX事后精密钟差产品特点的基础上,设计用于卫星钟差精度评价的内符合精度指标和外符合精度指标。基于该指标对MGEX的欧洲定轨中心(CODE)、波茨坦地学中心(GFZ)和武汉大学(WUM)三个分析中心2015年的事后精密卫星钟差进行精度分析。结果表明:GFZ的卫星钟差精度相对最差,CODE的卫星钟差内符合精度最高,WUM的卫星钟差外符合精度最高,三个分析中心的卫星钟差内外符合精度平均值分别为0.307ns和0.322ns;随着GPS系统的更新其卫星钟差的精度有所提高,同时GPS系统中BLOCK IIF铯钟的钟差内外符合精度均最高;CODE的卫星钟差内符合精度随卫星钟类型的不同变化相对较小。     

精密单点定位中卫星钟差加密方法的探讨与分析

本文系统地分析了多种精密卫星钟差加密方法,以IGS提供的GPSweek 1421周第2天的2号、11号、21号和28号卫星的30s间隔的精密卫星钟差为基准,然后以从中提取的15min和5min间隔的钟差为例,将其用内插或拟合等不同方法分别加密到30s,将加密结果与30s间隔的精密卫星钟差基准进行比较分析,得出样条函数内插法精度较高、较可靠,拟合法精度较差,在个别历元处,内插或拟合卫星钟差的误差仍然很大。     

基于高斯过程的精密卫星钟差加密

将高斯过程方法应用到精密卫星钟差加密中,通过选择合适的核函数,将5 min间隔的钟差数据插值到30 s间隔。将结果与IGS提供的30 s精密钟差数据和四阶多项式拟合插值方法得到的结果进行比较,结果表明,高斯过程方法具有较高的加密精度,适用于GPS所有在轨卫星的原子钟钟差的加密,达到厘米级精度。     

非差导航卫星实时/事后精密钟差估计

研究了导航卫星精密钟差的估计算法,实现了基于非差载波相位观测值的实时和事后精密卫星钟差的解算,并与IGS分析中心提供的精密钟差产品进行了比较。结果表明,采用自编软件解算的事后精密卫星钟差与IGS最终精密钟差产品具有较好的一致性,其互差仅为0.05ns左右;实时估计结果与CODE提供的事后钟差产品符合较好,二者差异为0.1ns左右。     

基于广义延拓法的精密卫星钟差插值

在GPS数据处理中,需要高采样率的精密卫星钟差,而IGS仅提供5 min间隔的卫星钟差,在实际应用中,必须内插出更小的采样间隔的数据。本文尝试将广义延拓法用于GPS精密卫星钟差插值,将5 min和15 min间隔的数据插值到30 s间隔,探讨插值精度与三个参数的关系,并将结果和GFZ提供的精密卫星钟差及其他插值方法得到的结果进行比较。结果表明,广义延拓插值法具有较高的精度,完全适用于GPS精密卫星钟差的插值。     

GRACE卫星非差运动学精密定轨分析

介绍了非差运动学精密定轨的基本原理,比较分析了精密星历和钟差以及导航星座空间几何构形对GRACE卫星非差运动学定轨的影响。数值分析表明,不同IGS精密轨道对应的GRACE卫星运动学轨道精度相当,而30s间隔和5s间隔钟差对应的径向定轨精度分别为3.8cm和3.4cm,说明高采样率的精密钟差有助于提高非差运动学精密定轨的精度。     

基于Neville算法的GPS精密星历数据加密及精度验证

国际地球动力学服务组织(IGS)提供的精密星历的数据间隔是15min,远远不能满足实际数据处理需要。利用纳维尔(Neville)算法编程实现对IGS精密星历的卫星坐标和钟差的加密,并将卫星坐标插值结果与广播星历计算得到的坐标结果进行对比得到有益结论,钟差插值结果与IGS提供30s钟差数据进行比较得到较高精度的结果。     

GPS卫星精密钟差的加密方法研究

分别用四种插值拟合的算法将IGS提供的间隔15min的精密卫星钟差加密到5min和30s,并用德国GFZ（Geo Forschungs Zentrum）数据中心提供的30s的精密卫星钟差作为真值与之比较,分析了四种算法对变化趋势不同的卫星钟差的加密效果,以适合不同特点卫星钟差的算法。     

不同采样间隔的钟差数据对钟差预报的影响分析

在卫星导航定位系统中,星载原子钟的钟差预报在维持系统时间同步、满足实时精密单点定位的需求等方面具有重要的作用。目前,钟差预报主要研究的是预报模型,关于钟差数据对钟差预报结果影响的研究还很少。基于IGS提供的30s、5min和15min采样间隔的精密钟差数据,分析和研究在预报条件相同时,不同采样间隔的钟差数据对钟差预报效果的影响。以常用的灰色模型和二次多项式模型对不同类型的卫星钟差进行预报和分析,结果表明,相同预报条件下钟差数据的采样率对预报结果有影响,IGS的15min采样间隔的精密钟差数据较另外两种采样间隔的精密钟差数据能得到更好的预报结果。     

基于IGU星历的实时卫星钟差加密方法研究

主要介绍了利用IGS提供的超快速观测星历和预报星历进行5 min和30 s实时卫星钟差获取的方法,并对利用这两种星历文件获取的卫星钟差与IGS提供的最终星历做比较,最后得出结论：基于IGS的超快速观测星历采用线性模型预报实时卫星钟差的精度高于基于IGS超快速预报星历采用三次样条函数直接内插获得的实时卫星钟差的精度,可以达到3 ns,能够满足一般实时单点定位的精度要求。     

GPS卫星钟差改正数实时预报算法

实时卫星钟差（satellite clock bias,SCB）的获取是实时精密单点定位（real-time precise point positioning,RTPPP）需要解决的关键问题。给出了国际GNSS服务（International GNSS Service,IGS）所提供的实时服务（real-time service,RTS）钟差产品的修复方法,分析了IGS02、IGS03实时数据流中GPS卫星钟差改正数的稳定性及其精度。同时,从原理上推导证明了钟差一次差分数据符合一次多项式模型,并结合对GPS卫星钟差改正数的分析提出了一种基于一次差分的钟差改正数预报算法,通过与一次多项式模型、二次多项式模型以及灰色模型的预报精度进行对比试验,结果表明,该钟差改正数预报算法预报精度有明显提高,预报30 s的精度达到0.06 ns,可满足实时精密单点定位的要求。