MGEX钟差产品精度分析

IGS的多GNSS实验项目MGEX(Multi-GNSS Experiment)提供的精密钟差产品广泛应用于高精度导航定位领域。本文研究了卫星钟差精度评估的方法,以IGS最终钟差作为GPS卫星基准,以北斗星地双向时间频率传递钟差作为北斗卫星基准,对GFZ、CODE和WHU这3个分析中心的MGEX钟差产品精度进行了分析。研究结果表明:MGEX实验的GPS最终钟差RMS优于0.30 ns;超快速钟差实测部分RMS优于0.16 ns;24 h预报误差RMS优于3.5 ns。各分析中心北斗GEO卫星最终钟差互差RMS为0.75 ns;IGSO卫星为2.27～3.8 ns;MEO卫星为0.6～1.2 ns。北斗星地双向时间频率传递检核GEO卫星最终钟差RMS为2.6～2.7 ns;IGSO和MEO卫星为1～1.5 ns。北斗卫星超快速钟差实测部分RMS优于1 ns;24 h预报误差RMS为7～9 ns。     

MGEX广播星历轨道和钟差的精度评估

为了对MGEX提供的广播星历产品进行精度评估,本文推导了广播星历计算卫星在地固坐标系下位置的数学模型,归纳了精密星历对广播星历进行评估的基本原理和方法,借助MGEX系统提供广播星历产品,对比分析了MGEX系统提供的GPS卫星广播星历轨道及钟差的误差平均值和RMS值。试验结果表明:除个别卫星轨道误差RMS超过4 m,钟差误差平均值大于8 ns外,MGEX提供的7 d和27 d的广播星历产品的轨道精度都优于3 m,钟差误差小于6.5 ns。本文为使用MGEX广播星历的用户提供了参考依据。     

GNSS精密卫星钟差估算与分析

为估算与分析GNSS卫星钟差的精度,利用中国测绘科学研究院国际GNSS监测评估系统分析中心研发的软件,采用全球均匀分布的50个IGS跟踪站和8个我国自建的IGMAS测站的观测数据,对GNSS包含的四大导航系统事后精密卫星钟差进行了估计。计算结果分别与国际上的分析中心结果进行了比对,得出GPS卫星钟差与IGS结果互差在0.2ns,GALILEO卫星钟差精度与GPS相当,在亚纳秒量级,GLONASS卫星钟差精度相对较低,在4ns以内,BDS各轨道类型上卫星之间钟差存在较大的系统性偏差,选择多星基准消除偏差之后,估算的北斗卫星钟差精度在1ns以内。试验结果表明,目前我国分析中心估算的卫星钟差总体上与国际IGS各分析中心估计的卫星钟差精度相当。     

北斗系统精密卫星钟差精度评价

针对目前北斗卫星导航系统尚未形成统一的事后轨道和钟差产品的现状,该文提出了一种较为全面的北斗卫星导航系统精密卫星钟差精度评价方法,从钟差拟合残差标准差和天跳变等方面对北斗系统事后精密卫星钟差的精度进行了评价。使用相同方法对2013年全年、2014年上半年的北斗系统精密卫星钟差产品进行了评价,以此来分析定轨策略调整对卫星钟差的影响。结果表明,武汉大学分析中心解算的北斗系统精密卫星钟差产品的精度为分米级,大部分卫星的钟差精度优于0.2m,且定轨策略调整后倾斜地球同步轨道/中地球轨道卫星钟差产品的精度有小幅度提升;定轨策略调整前卫星钟差天跳变在0.2~0.5m间,但是调整后钟差天跳变显著增大,变化范围为2~3m,建议在实际应用中对其加以慎重处理。     

基于频谱分析的IGS精密星历卫星钟差精度分析研究

采用频谱分析法,对IGS精密星历中各卫星的钟差精度进行了分析,发现不同的卫星钟钟差存在精度差异;通过与卫星钟差的标称精度相比较,发现部分IGS精密星历钟差还存在量级偏差。     

顾及卫星姿态的多系统精密钟差产品综合

国际GNSS服务(IGS)提供的GPS综合产品被广泛应用于各种高精度科学研究中. 随着各国卫星导航系统的发展,亟需研究针对多系统全球卫星导航系统(GNSS)产品的综合策略. 由于卫星姿态与钟差相互耦合,综合钟差时额外考虑姿态改正将进一步提高综合产品精度,因此研究了一种顾及卫星姿态的GNSS钟差综合策略,改正姿态后GPS综合残差最大可减小80%. 对142个IGS测站进行精密单点定位(PPP)解算发现,综合产品比单个分析中心产品更加稳定,东(E)、北(N)、高(U)方向的动态定位精度最大可提升22.7%、16.7%和18.3%. 相对于未顾及姿态改正的综合产品,顾及姿态改正的综合产品的动态定位精度最大可提升65.3%.      

基于广义延拓逼近法的QZSS卫星钟差内插精度分析

卫星钟差数据插值是高精度定位数据处理中的重要环节,其插值结果直接影响定位精度,但常用的插值或拟合方法具有不同缺点.本文尝试将广义延拓逼近法应用于准天顶卫星系统(QZSS)卫星钟差数据的处理中,介绍了Lagrange插值法、切比雪夫拟合法和广义延拓逼近法的原理,以及滑动式与非滑动式的区别;然后使用QZSS钟差数据探讨三种方法的参数(组)取值与插值结果精度的关系;最后比较三种方法在各自最优参数(组)取值情况下对QZSS卫星钟差的插值精度.结果表明:选取合理的参数组合,广义延拓逼近法完全适用于QZSS卫星钟差的插值,且插值精度明显高于其他两种方法.     

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。     

北斗卫星精密轨道与钟差精度分析

针对北斗卫星导航系统的卫星姿态模型、天线相位中心改正及卫星定轨数据处理策略未统一的现状,该文对比分析了武汉大学和德国地学研究中心提供的北斗事后精密轨道和钟差产品的差异及精度,结合实测数据,通过分析精密单点定位的定位精度来比较两中心精密轨道和钟差的差异。实验结果表明:北斗卫星的精密轨道精度与轨道类型有关,地球静止轨道(GEO)卫星的轨道精度为米级,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道精度为分米级,中地球轨道(MEO)卫星切向、法向和径向的精度分别为10.81、5.41和3.37cm;GEO卫星钟差精度优于0.38ns,IGSO卫星钟差优于0.25ns,MEO卫星钟差优于0.15ns;两家分析中心产品的北斗静态精密单点定位的平面精度相当;北斗静态精密单点定位的RMS统计值平面精度优于3cm,三维精度优于7cm。     

导航卫星精密轨道与钟差确定方法研究及精度分析

介绍导航卫星精密轨道与钟差确定的相关方法,重点研究了联合双差与非差GNSS数据处理技术实现精密定轨与钟差估计的原理与实现方法,基于GPS实测数据进行了定轨与钟差确定精度分析,结果表明：利用全球均匀分布的30余个测站一天的观测数据,R、T、N方向定轨精度可以达到0.031 m、0.074 m、0.077 m,卫星钟差确定精度可以达到0.22 ns。     

GPS卫星轨道数值积分与广播星历及IGS精密星历的比较

本文采用作者自编的SPPORB IT程序,对GPS卫星轨道的运动方程进行Adam s数值积分求解,同时利用广播星历计算卫星轨道坐标,然后将两者结果同IGS精密星历提供的卫星坐标进行比较,并探讨其轨道误差,计算结果显示广播星历与精密星历差值在2m左右,而数值积分与精密星历的差值在2 cm左右,进一步的分析表明前者误差较大是没有考虑卫星所受的太阳光压、日月引力等影响,而后者考虑了这些影响。鉴于IGS提供的是地固系坐标,而本文数值积分是在惯性系坐标系下进行的,因此本文还举例对惯性坐标系和地固系之间的坐标转换进行了描述。最后,通过实例说明SPPORB IT程序的稳定性以及Adam s数值积分方法的有效性。     

IGS精密星历和钟差对天顶对流层延迟精度的影响

为研究IGS精密轨道和钟差产品对天顶对流层延迟精度的影响,文章利用位于中国北京、上海、拉萨等地的6个IGS跟踪站所提供的2013年4月7日～10日4天的数据,采用GPSTools软件进行实验,计算各跟踪站的天顶对流层延迟(ZTD),并与IGS提供的对流层延迟产品进行对比.结果表明,利用IGS精密轨道解算的ZTD与IGS提供的ZTD相当,两者偏差的平均RMS优于5mm,利用IGS超快速钟差预报部分解算的ZTD与IGS提供的ZTD存在2cm～3cm误差,平均RMS大于1cm.     

勒让德多项式拟合IGS精密星历的算法改进

国际GNSS服务(IGS)精密星历每隔15 min提供一次卫星坐标,为了提高定位精度,往往需要获取任意时刻的卫星位置.对IGS精密星历进行插值和拟合是获得连续历元卫星坐标常用的方法.运用改进的勒让德多项式算法拟合卫星轨道坐标,并与常规算法进行比较,结果表明:常规算法仅在拟合阶数较低时能保持较高的精度.在拟合时段为6 h时,LU分解(LU Decomposition)法与奇异值分解(SVD)法对奇异矩阵求解时均能保持较高的精度,而在拟合时段为12 h时,SVD分解法是对条件数较低的矩阵B进行分解求得多项式系数矩阵C,从而避免了病态矩阵产生的误差,因此仍能保持较高的精度.在高阶拟合时,SVD分解法无论是在精度还是稳定性方面均优于LU分解法和常规算法,优势明显.     

Impact of sampling rate of IGS satellite clock on precise point positioning

Both static and kinematic testings are investigated by using IGS 5min, 30s and 5s-interval precise satellite clock products in precise point positioning (PPP) solution. Test results show that the sampling rate of IGS satellite clock has very little effect on the static PPP solution. All the three types of sampling intervals of precise satellite clock can satisfy mm-cm level of positioning accuracy; higher sampling rate has no significant improvement for PPP solution. However, sampling rate of satellite clock has a significant impact on the PPP solution in kinematic PPP. The higher the interval of satellite clock, the better the accuracy achieved. The accuracy of kinematic PPP achieved by using 30s-interval precise satellite clock is improved by nearly 30–50 percent with respect to the solution by using 5min-interval precise satellite clock, but using 5s and 30s-interval satellite clock can almost produce the same accuracy of kinematic solution. Moreover, the use of precise satellite clock products from different analysis centers may also produce more or less effect on the PPP solution.     

Impact of sampling rate of IGS satellite clock on precise point positioning

Both static and kinematic testings are investigated by using IGS 5min, 30s and 5s-interval precise satellite clock products in precise point positioning (PPP) solution. Test results show that the sampling rate of IGS satellite clock has very little effect on the static PPP solution. All the three types of sampling intervals of precise satellite clock can satisfy mm-cm level of positioning accuracy; higher sampling rate has no significant improvement for PPP solution. However, sampling rate of satellite clock has a significant impact on the PPP solution in kinematic PPP. The higher the interval of satellite clock, the better the accuracy achieved. The accuracy of kinematic PPP achieved by using 30s-interval precise satellite clock is improved by nearly 30–50 percent with respect to the solution by using 5min-interval precise satellite clock, but using 5s and 30s-interval satellite clock can almost produce the same accuracy of kinematic solution. Moreover, the use of precise satellite clock products from different analysis centers may also produce more or less effect on the PPP solution.     

基于IGS精密星历的完备性监测指标SISA研究

在卫星导航定位系统中,空间信号精度SISA是反映完备性参数的重要指标之一。从SISE与SISA的基本概念出发,描述了SISA的计算算法,根据卫星星钟的不同,选取了不同类型的GPS卫星,并利用IGS精密星历,预报精密星历进行了SISE和SISA的计算,结果表明:IGR星历计算的SISA指标满足系统要求,SISA主要受卫星钟差的精度影响,不同原子钟类型的卫星计算出来的SISA值变化不大。该成果对于卫星导航的完备性监测数据处理具有参考意义。     

Assessment of precise orbit and clock products for Galileo,BeiDou, and QZSS from IGS Multi-GNSS Experiment (MGEX)

GPS Solutions - The focus is on the quality assessment of precise orbit and clock products for the emerging Galileo, BeiDou, and QZSS systems. Products provided by Multi-GNSS Experiment (MGEX) over...     

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。