“伽利略”卫星导航系统概述

给出了“伽利略”卫星导航系统的组成、特点、提供的服务和时间计划,分析了系统的关键技术、星座建设规划和目前的进展情况,介绍了“伽利略”卫星导航系统建设过程中与中国的合作情况。通过对“伽利略”卫星导航系统的认识,对中国的COMASS系统建设及应用开发有一定的现实推动意义。     

对两种卫星导航系统性能进行的几点比较

首先介绍了我国自主研发的北斗卫星导航系统与欧洲的伽利略卫星导航系统的组成及发展现状,然后从系统参数、定位精度、衰减因子值和可见星数等方面对比分析了两个系统的性能,得出了一些有益结论。作为欧盟建立伽利略卫星导航系统的主要合作伙伴,在加快建设我国的北斗卫星导航系统的同时,积极参与、开发伽利略卫星导航系统在我国的应用具有重要的意义。     

伽利略卫星导航系统建设又前进了一步

2004年12月10日，欧洲运输委员会决定，允许伽利略卫星导航系统开展下阶段的工作，正式启动部署和动作阶段；要求GJU在2005年2月末选择好特许经营公司。除了以前安排的伽利略项目外，允许花销公共基金，包括最后由公共部分可接受的最终费用与风险基金。     

欧洲伽利略导航系统的发展

简述欧洲GALILEO系统的建立和发展过程，详尽介绍GALILEO系统的体系结构和系统服务。     

欧洲“伽利略”卫星导航计划

1999年1月10日欧盟的执行机构欧洲委员会（EC）发布一则通讯，题为“欧洲卷入新一 代卫星导航服务”。2月10日公布了关于欧洲导航卫星计划的报告，欧洲委员会在这份长达2 9页的报告中建议欧盟尽早研制和部署欧洲下一代全球导航卫星系统（GNSS-2），该系统又 称为“伽利略”（Galileo）卫星导航计划。它将与美国全球定位系统（GPS）兼容，在战略 上同为商业竞争者。伽利略计划将由欧盟15个国家、欧洲工业界和其他国家（如日本等）联 合投资组建。 　　6月欧盟部长会议批准了伽利略全球导航卫星系统项目。7月19日欧盟委员会决议批准到 2000年底为伽利略的“定义阶段”，任务是提出管理方式、运行管理、系统设计、安全性、 服务费用和效益分析。现在正交错进行着两项定义研究：一是在欧盟资助下研究总系 统、基础设施和伽利略管理；二是欧洲空间局支持的称作Galilesat的更大项目。 欧盟和欧洲空间局将在2000年12月提交研究结果，如果届时欧盟决定继续执行伽利略计划， 那么2003年将发射第一颗伽利略卫星，2008年系统将开始运行，这将比美国完成GPS现代化 的最后期限早几年。 　　欧洲委员会对未来的伽利略系统的星座集中在两个选择上：① 21颗加3方案。它采用21颗 中地球轨道卫星加3颗地球同步轨道卫星的核心星座，它可与美国GPS和广域增强服务集成， 基本上满足欧洲的需要；② 36颗加9方案。它采用36颗中地球轨道卫星加9颗地球同步轨道 卫星的核心星座或是撤消9颗地球同步卫星，只用36颗中地球轨道卫星，可以充分地和独立 地满足欧洲的需要。这种对地静止和/或倾斜地球同步轨道通信卫星以及一个基于地面控制 和监测网络将使该系统更趋完善。伽利略计划将使用L波段射频信号，在发生冲突和战争期 间，迅速将L1和L2频率的两级服务转为军用业务，而第3级L3频率仍保留给民用用户。     

伽利略（GALILEO）卫星导航计划的由来与发展

本文详细介绍了截止到2002年4月伽利略在资金、服务、频率信号、对外谈判及合作，系统结构和安装方面的进展情况，指出和美国GPS相比，伽利略在民用领域优势明显，展望了伽利略姝未来发展以及对我国的影响和启示。     

区域卫星导航系统的卫星星座

讨论了区域卫星导航系统卫星星座中所用卫星轨道类型。重点讨论了卫星定轨精度、卫星利用率等问题，比较了它们在区域卫星导航系统中的适用性。     

国外卫星导航系统星间链路发展研究

利用星间链路提升卫星导航系统性能已成为全球卫星导航系统的重要发展趋势之一。以GPS为代表的国外卫星导航系统都在积极发展星间链路。我国北斗卫星导航系统也将在新一代全球导航卫星上搭载星间链路,目前已开展在轨试验。通过国内外文献查阅和跟踪研究,系统梳理比较了GPS,GLONASS和Galileo三大全球系统已投入使用和正在论证的星间链路技术方案。在此基础上归纳了星间链路的发展特点与趋势:1)星间链路的设计不再局限于实现自主导航,更倾向于通过星地联合实现增强提升导航性能;2)星间链路的发展当前以高频段射频星间链路为主,激光星间链路是未来的发展方向;3)星间链路测距通信将主要采用时分多址体制。相关研究成果对我国北斗卫星导航系统星间链路的发展具有借鉴意义。     

伽利略卫星导航系统信号质量及定位性能分析

伽利略系统(Galileo)是全球四大卫星导航系统之一,目前已初步具备全球定位能力。研究Galileo的信号质量和双／三频定位性能不仅对Galileo系统应用具有重要价值,对多全球卫星导航系统（GNSS）融合定位也有重要促进作用。在使用基准站网(MGEX)地面跟踪站的基础上,分析了伽利略信号的载噪比、多路径、以及双／三频精密单点定位(PPP)的定位精度。结果表明,Galileo与GPS相比,载噪比E5> E5a≈E5b≈L5>E1≈L1>L2,多路径误差E5      

欧洲伽利略自主卫星导航计划的发展现状

本文介绍了欧洲自主卫星导航计划伽利略的由来和发展现状以及伽利略卫星导航系统的基本特征，结构和服务内容。本文还历数并评点了截止2001年上半年和伽利略计划有关的重大事件。     

GPS/GALILEO组合系统可见卫星与GDOP的区域和时序分析

卫星星座方案的选择对导航定位精度具有很大影响。本文根据GALILEO系统的设计轨道参数模拟得到的GALILEO系统的卫星位置,分别计算了GPS系统、GALILEO系统和GPS/GALILEO组合系统在不同卫星截止高度角的情况下,全国范围内可见卫星和GDOP值的分布情况,并选择了北京、武汉和乌鲁木齐三个城市,连续观测24小时,分析了各城市的可见卫星和GDOP值随时间的变化规律。     

基于SEID模型的单频PPP双频解算方法研究

提出了利用区域内的双频观测值建立区域SEID模型,利用单频观测值反演得到双频观测值,进而组成双频无电离层组合观测值,实现了单频PPP双频解算。算例结果表明,本文提出的新方法大大缩短了定位收敛时间,显著地提高了单频PPP的定位精度。     

多GNSS系统精密单点定位软件的开发

当前,全球已步入多GNSS系统融合时代,基于多GNSS系统的PPP测量较单一GPS系统具有更高的定位精度和更强的可靠性。针对多GNSS系统融合PPP数据处理问题,该文采用Matlab平台开发了多GNSS系统PPP解算软件,该软件能够对GPS、BDS、Galileo和QZSS系统进行单一系统或多系统融合PPP解算,并利用MGEX数据网的观测数据与产品对开发的软件进行了测试,实验结果与其他机构公布的定位结果精度相当,表明编制的软件达到了开发要求。该软件具有程序开发环境好、使用方便、兼容QZSS系统等优点。     

动态PPP模糊度固定方法及实验分析

目的 采用CNES发布的整数卫星钟差产品,实现了模糊度固定的动态精密单点定位。分析了全球10个台站的观测数据,结果表明,模糊度固定后动态精密单点定位水平方向精度可达1～2cm,高程精度优于3cm。     

在线PPP软件的精度比较分析

对目前存在的在线免费PPP软件进行了介绍,并用实际算例对这些在线免费PPP软件进行了测试,综合比较了在线免费PPP软件的特点,分析其精度特性,得出了一些值得参考的结论。     

Integrity monitoring of fixed ambiguity Precise Point Positioning (PPP) solutions

Traditional positioning methods, such as conventional Real Time Kinematic (cRTK) rely upon local reference networks to enable users to achieve high-accuracy positioning. The need for such relatively dense networks has significant cost implications. Precise Point Positioning (PPP) on the other hand is a positioning method capable of centimeter-level positioning without the need for such local networks, hence providing significant cost benefits especially in remote areas. This paper presents the state-of-the-art PPP method using both GPS and GLONASS measurements to estimate the float position solution before attempting to resolve GPS integer ambiguities. Integrity monitoring is carried out using the Imperial College Carrier-phase Receiver Autonomous Integrity Monitoring method. A new method to detect and exclude GPS base-satellite failures is developed. A base-satellite is a satellite whose measurements are differenced from other satellite’s measurements when using between-satellite-differenced measurements to estimate position. The failure detection and exclusion methods are tested using static GNSS data recorded by International GNSS Service stations both in static and dynamic processing modes. The results show that failure detection can be achieved in all cases tested and failure exclusion can be achieved for static cases. In the kinematic processing cases, failure exclusion is more difficult because the higher noise in the measurement residuals increases the difficulty to distinguish between failures associated with the base-satellite and other satellites.     

利用车载动态PPP技术检核SRTM、ASTER GDEM和AW3D模型的高程精度

SRTM、ASTER GDEM和AW3D是比较有代表性的全球数字高程模型。本文探讨了采用车载动态PPP技术对上述3类模型的区域高程精度进行检核,首先沿广州至肇庆公路进行连续数据采集,采用动态精密单点定位（PPP）技术解算动态点的WGS-84坐标;然后利用EGM2008重力场模型和仪器高获得动态点的正常高;最后采用4种不同的插值方法对SRTM、ASTER GDEM和AW3D模型进行高程检验。检核结果显示：不同的插值方法具有较好的一致性,SRTM3 V4.1、ASTER GDEM V2、AW3D30的高程标准差分别优于3.4 m、4.1 m和3.3 m,均优于其全球标称高程精度;本文检核方法快速高效,有较好的适用性。     

Resolution of GPS carrier-phase ambiguities in Precise Point Positioning (PPP) with daily observations

Precise Point Positioning (PPP) has been demonstrated to be a powerful tool in geodetic and geodynamic applications. Although its accuracy is almost comparable with network solutions, the east component of the PPP results is still to be improved by integer ambiguity fixing, which is, up to now, prevented by the presence of the uncalibrated phase delays (UPD) originating in the receivers and satellites. In this paper, it is shown that UPDs are rather stable in time and space, and can be estimated with high accuracy and reliability through a statistical analysis of the ambiguities estimated from a reference network. An approach is implemented to estimate the fractional parts of the single-difference (SD) UPDs between satellites in wide- and narrow-lane from a global reference network. By applying the obtained SD-UPDs as corrections to the SD-ambiguities at a single station, the corrected SD-ambiguities have a naturally integer feature and can therefore be fixed to integer values as usually done for the double-difference ones in the network mode. With data collected at 450 stations of the International GNSS Service (IGS) through days 106 to 119 in 2006, the efficiency of the presented ambiguity-fixing strategy is validated using IGS Final products. On average, more than 80% of the independent ambiguities could be fixed reliably, which leads to an improvement of about 27% in the repeatability and 30% in the agreement with the IGS weekly solutions for the east component of station coordinates, compared with the real-valued solutions. An erratum to this article can be found at     

Implementation and testing of the gridded Vienna Mapping Function 1 (VMF1)

The new gridded Vienna Mapping Function (VMF1) was implemented and compared to the well-established site-dependent VMF1, directly and by using precise point positioning (PPP) with International GNSS Service (IGS) Final orbits/clocks for a 1.5-year GPS data set of 11 globally distributed IGS stations. The gridded VMF1 data can be interpolated for any location and for any time after 1994, whereas the site-dependent VMF1 data are only available at selected IGS stations and only after 2004. Both gridded and site-dependent VMF1 PPP solutions agree within 1 and 2 mm for the horizontal and vertical position components, respectively, provided that respective VMF1 hydrostatic zenith path delays (ZPD) are used for hydrostatic ZPD mapping to slant delays. The total ZPD of the gridded and site-dependent VMF1 data agree with PPP ZPD solutions with RMS of 1.5 and 1.8 cm, respectively. Such precise total ZPDs could provide useful initial a priori ZPD estimates for kinematic PPP and regional static GPS solutions. The hydrostatic ZPDs of the gridded VMF1 compare with the site-dependent VMF1 ZPDs with RMS of 0.3 cm, subject to some biases and discontinuities of up to 4 cm, which are likely due to different strategies used in the generation of the site-dependent VMF1 data. The precision of gridded hydrostatic ZPD should be sufficient for accurate a priori hydrostatic ZPD mapping in all precise GPS and very long baseline interferometry (VLBI) solutions. Conversely, precise and globally distributed geodetic solutions of total ZPDs, which need to be linked to VLBI to control biases and stability, should also provide a consistent and stable reference frame for long-term and state-of-the-art numerical weather modeling.     

房产图中面积测算精度的探讨

本文就《房产测量规范》所规定的解析法面积测算精度和边长丈量精度公式进行综合分析,认为两者存在精度要求上的不一致,通过对实例进行分析比较,提出一个解析法面积测算中误差的计算公式。