北斗导航卫星相位中心修正

北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）发播电文时利用卫星钟差a₀参数修正了B3频点相位中心与质心差异的大部分偏差,利用卫星群延时间参数（timing group delay,Tgd）修正不同频点相位中心的差异部分。该方法实质是利用各向同性的卫星钟差修正具有各向异性的天线相位中心偏差,改正精度有限。为进一步提高广播星历精度,提出了先对卫星位置进行相位中心改正,再对相位中心的轨迹进行广播星历拟合的处理方法,分别比较了两种改正方法对用户距离误差（user range error,URE）以及精密单点定位精度的影响。分析表明,两种方法都能使URE和定位精度得到提高,且新方法比利用卫星钟差a₀参数的修正精度提高了约76%,定位精度提高了约12.5%,同时新方法的改正精度不受时空因素影响。利用广播星历拟合修正天线相位中心与不进行天线相位中心比较,定位精度提高约38.1%。最后分析了Tgd参数修正各频点天线相位中心不一致的残差,影响在毫米级,可以用于修正相位中心的频间差异。     

国外卫星导航系统精密定轨技术的研究现状及发展趋势

目前,卫星导航技术已经进入蓬勃发展时期,本文在简单介绍国外主要卫星导航系统建设情况的基础上,重点总结梳理了其精密定轨技术的研究现状,指出了未来导航卫星精密定轨技术的发展趋势,相关研究成果对我国北斗卫星导航系统的建设发展具有借鉴参考意义。     

BDS接收机天线相位中心标定

在高精度GNSS定位中,接收机天线相位中心偏差(PCO)和天线相位中心变化(PCV)的影响不可忽略。目前,IGS发布的绝对天线相位模型文件中包含了GPS/GLONASS系统的标定值,但是没有发布北斗系统(BDS)的标定值。本文借助机械臂可以控制天线自由旋转,在数小时内实现全方位GNSS观测的特性,采用历元间差分的方法对接收机天线包括GPS L1/L2和BDSB1I/B2I/B3I等多个频点的PCO和PCV分别进行标定和拟合。标定结果表明,比较最小二乘估计的GPS PCO与IGS发布值,其STD和RMS在L1/L2上均小于1 mm;BDS PCO估计值的STD在B1I/B2I/B3I上分别为0.5、0.3、0.3 mm。利用球谐函数拟合的GPS PCV格网值与IGS发布值相比,其偏差在天顶距小于75°时均小于1.5 mm。BDS PCV拟合值范围均在-5～8 mm,且随天顶距变化曲线呈现波谷状。BDS PCV在低高度角处拟合值波动较大,随方位角变化曲线峰值-峰值最大达到了5.6 mm。     

载波相位的共同跟踪

共同跟踪技术10倍地改进了GPS与GLONASS接收机的跟踪能力。改进的基础是同时用两种类型的锁相环(PLL)。第一种PLL跟踪接收机视在动力学特性(包括接收机的运动和内部振荡器),这一PLL利用的是所有可见卫星的总功率,具有20Hz左右的宽带宽。第二种锁相环是专门为跟踪某一颗卫星的动力学而设计的。这些单独的环路具有比较窄的带宽(约2Hz)。这样的两种环路的组合,既能改进跟踪能力,同时又能降低测量噪声(10倍)。     

卫星天线相位中心偏移对GPS精密单点定位精度的影响研究

介绍GPS卫星天线相位中心偏移的改正方法,采用商用精密单点定位软件P3计算并分析BlockⅡA卫星信号发射天线相位中心偏移对GPS精密单点定位精度的影响,最后给出高精度GPS数据处理中关于GPS卫星天线相位中心偏移改正的方法和建议.     

导航卫星天线相位中心变化估计及对LEO精密定轨影响

精确标定导航卫星发射天线相位中心对于高精度GNSS(globalnavigationsatellitesystem)数据处理十分重要,对于低轨卫星(lowearthorbit,LEO)精密定轨更是如此。本文以GPS为例,首先探讨了一种基于LEO简化动力学精密定轨残差建模的方法,对导航卫星发射天线相位中心变化(phasecentervariation,PCV)进行标定,与IGS08_1745.atx(internationalGNSSservice,IGS)的PCV比较结果表明,本文所得PCV在天底角低于14°部分与IGS的PCV差异约1mm,并且有效地将天底角(nadirangle)拓展至17°;最后采用多种方案讨论了导航卫星PCV对JASON2精密定轨的影响。结果表明,导航卫星PCV可导致1～2cm的定轨误差。其中利用本文所得PCV可实现3DRMS约3cm、径向约1cm的定轨精度,与采用IGS的PCV定轨精度相当,本方法可为北斗卫星发射天线相位中心变化的标定提供参考。     

Swarm卫星天线相位中心校正及其对精密定轨的影响

接收机天线相位中心偏差是星载GPS精密定轨必须考虑的误差源,而PCV一般需要多天观测数据进行联合估计,其估计方法及效率显得尤为重要。本文针对传统PCV综合方法计算效率较低、需要存储多天的法方程以及先验信息等问题,提出了一种改进的PCV综合方法。该方法通过递推的方式,既不需要存储多天的法方程及先验信息,又能够及时提供PCV信息,进而提高了PCV值获取的效率,为实现Swarm卫星PCV的快速求解提供了一种新的途径。最后,利用星载GPS数据进行了Swarm卫星精密定轨。试验结果表明:采用改进的PCV综合方法,能够提高PCV综合效率,降低所需存储空间;通过与外部精密轨道比较表明,进行PCV改正后,Swarm卫星的径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其是对法向精度改善最为明显,平均提高约23.3mm;进行PCV改正后,Swarm卫星各个方向的定轨精度均优于2cm。     

GPS天线相位中心误差的检测与改正

GPS天线相位中心误差是影响GPS测量精度的一项重要误差源。因此,在进行高精度的GPS定位测量时,必须进行天线定向,并对天线相位中心进行必要的模型改正。介绍了采用规范中常规相对定位检测法,检测出天线相位中心偏差的水平分量与垂直分量,并分析了该方法存在的不足。针对该方法的不足,提出了一种改进的新检测方法。实例表明,新方法可以快速简便地检测出天线相位中心偏差的水平分量,并具有较高的精度和可靠性,适合野外对GPS天线的检测。     

GPS天线相位中心改正方法研究

由于天线本身的特性及机械加工等原因,GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心不重合,从而产生相位中心偏差。某些类型的天线该偏差甚至可达数cm,直接影响高精度GPS测量的精确可靠性[1]。讨论了GAMIT软件在高精度GPS数据处理中进行天线相位中心改正的原理、方法和策略,结合美国IGS观测站及南加州区域站观测数据,对改正方法及策略进行了实验对比与分析。结果表明:对接收机天线相位中心和卫星天线相位中心采用模型改正,而卫星天线相位中心偏移不改正,所得到的基线解算结果较好[2];地面接收机天线方位角的变化对U方向的基线解算结果有较大影响,在高精度GPS测量中,必须进行天线方位角的变化改正。     

北斗卫星天线相位中心改正模型精化及对精密定轨和定位影响分析

针对BDS-2和BDS-3卫星联合精密定轨和精密定位中高精度BDS-2 IGSO/MEO卫星天线相位中心改正在轨估计模型的缺失问题,本文采用了改进的PCV和z-offset参数估计方法,精化了BDS-2 IGSO/MEO卫星B1I/B3I无电离层组合PCC模型。数值验证结果表明:相比北斗官方发布的PCO地面标定值,本文精化的PCC模型使得精密轨道SLR残差的STD减小了0.6～2.4 cm,改善百分比为8.6%～33.3%;基于本文精化的BDS-2和已有BDS-3卫星精化的PCC模型使得精密定位浮点解在高程方向显著提升了9.5 mm(37.2%)。     

天线相位中心偏差对于GPS高程影响问题分析

GPS接收机天线相位中心与其几何中心不重合性构成了GPS接收机天线相位中心误差,如何减少相位中心偏移是天线设计和GPS数据处理中的重要问题。本文在分析GPS接收机天线相位中心在垂直方向上偏差的检测原理的基础上,讨论GPS天线相位中心垂直分量偏差对GPS高程精度的影响,应用实例得出一些有益的结论。     

天线相位中心偏移和变化对高精度GPS数据处理的影响

介绍了GPS天线相位中心偏移、变化的校准方法和GPS天线相位中心改化的原理,并通过GAMIT软件描述了改化算法。计算了天线相位中心变化对GPS定位结果的影响,给出了高精度GPS数据处理中关于天线相位中心改化的方法和建议。     

天线相位中心改正模型对PPP参数估计的影响

比较了IGS发布的相对天线相位中心改正模型与绝对天线相位中心改正模型,分析了两种不同模型对精密单点定位（PPP）参数估计的影响。结果表明,采用不同的天线相位中心改正模型,天顶对流层延迟（ZPD）的估值存在5mm左右的差异,接收机钟差参数存在3ns左右的差异,估计的测站坐标高程方向有1cm左右的差异。使用绝对天线相位中心模型估计得到的ZPD精度优于5mm,高程方向定位精度约为1cm,接收机钟差估计的精度达0.1ns。     

相位中心改正模式的转变对GPS数据处理的影响

总结了大地测量和天体测量对SVLBI卫星的要求条件,分析了GNSS系统和SLR系统以及中继卫星对卫星的定轨精度、地面测控站对SVLBI卫星的跟踪效率,研究了SVLBI卫星对射电源的访问效率,及其与地面VLBI测站和VSOP2卫星形成的地-空和空-空基线观测射电源的分辨率等,以此为基础设计我国SVLBI卫星的轨道参数。     

GNSS天线相位中心模型的演变

介绍了GNSS天线相位中心改正的基本概念和定义,分析了相位中心偏差（PCO）和变化（PCV）的改正公式,以及天线相位中心改正从相对相位中心模型到绝对相位中心模型的演变,最后结合软件对相位中心改正的实现方法进行了介绍。     

“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。     

卫星导航定位技术在C4ISR中的应用

介绍了世界上的几种全球卫星导航定位系统的特点和C4ISR系统对导航定位技术的需求,以及组合导航系统在C4ISR系统中的应用。分析了卫星导航定位作为C4ISR系统关键技术发挥的重要作用,指出了卫星导航定位是C4ISR系统综合一体化的关键技术。     

北斗天线电气相位中心偏差检验试验研究

为满足北斗双星定位系统精密定位、定向的工程需要,提出一种北斗天线电气相位中心常值偏差3维检验方法,并建立了相应的数学模型.该方法通过基线旋转、单天线旋转、交换天线,利用载波相位单差、基线长度、天线高差测量信息来估计天线电气相位中心偏差,并且在单天线旋转条件下对不同方向、不同天线间单差观测方程求差,以减少未知参数个数.最后,应用此模型检验一对北斗天线,检验结果表明,在单差均方差为0.005周,基线长度、天线间高差均方差为1 mm的条件下,天线间电气相位中心偏差水平分量的检验精度达0.3 mm.论文所述方法操作简单,适合在野外对北斗天线进行电气相位中心偏差检验.