顾及卫星钟差插值误差的GPS精密单点定位观测值随机模型

针对GPS精密单点定位中观测值随机模型中没有考虑卫星钟差插值误差,提出了一种顾及卫星钟差插值误差的观测值随机模型。实验结果表明,对于精密单点定位中使用的卫星钟差节点时间间隔较大的产品(如5 min),考虑钟差插值误差的观测值随机模型能够显著地削弱卫星钟差插值引起的误差,而对于使用卫星钟差节点时间间隔较小的产品(如30 s),效果就不明显,符合GPS卫星钟差插值误差的特性。     

北斗三号卫星观测信息高度角相关随机模型统计特性分析

观测信息随机模型在参数估计、质量控制和精度评定过程中具有重要作用,准确的观测信息随机模型是北斗精密定位的基础。首先,利用简化的Helmert方差分量估计方法估计北斗三号卫星观测信息精度,并拟合模型系数;然后,利用全局检验和ω检验对基于分段函数、正弦函数、余弦函数和指数函数的随机模型进行统计检验,分析随机模型统计特性;最后,利用精密单点定位（precise point positioning,PPP）检验各随机模型对定位性能的影响。实验结果表明,北斗三号卫星的伪距和载波相位观测值精度均与高度角相关,且观测类型不同,相关程度不同;基于指数函数的随机模型在拟合误差、全局检验和ω检验中均表现出最优的性能,全局检验浮点解和固定解的误警率仅为5.1%和4.9%,ω检验伪距和载波相位最大误警率分别为5.8%和6.8%,PPP收敛时间最短,定位精度最高。基于指数函数的随机模型能够准确描述北斗观测信息精度,提高北斗三号卫星精密定位结果的精度和可靠性。     

非差观测模型的北斗系统实时动态定位算法

为了提高BDS实时动态定位(RTK)的解算精度,文章研究一种基于非差观测模型的BDS单参考站RTK算法和非差改正数的计算方法,提出一种统一的精密定位数学模型,利用参考站的非差误差改正数以单颗卫星为对象进行误差改正:固定非差宽巷整周模糊度,并固定非差整周模糊度。实验结果表明,利用非差观测模型可实现BDS单参考站RTK定位,并获得厘米级的定位精度。     

北斗三号卫星钟差分析与星载原子钟评价

针对北斗卫星三号(BDS-3)卫星钟的表现情况的问题,该文选取了全球均匀分布的120个国际GNSS服务(IGS)跟踪站的北斗三号卫星观测数据进行北斗卫星钟差估计,利用评价卫星钟差产品的方法分析北斗新一代卫星钟的精度水平。得到结果如下：北斗卫星钟中圆地球轨道(MEO)精度在0.1 ns以内、倾斜地球同步轨道(IGSO)精度在0.15 ns以内,地球静止轨道(GEO)精度在0.2～0.9 ns水平;BDS-3卫星的频率的万秒稳定度已经处于1×10^-14水平;GPS与BDS精密单点定位解算结果的均方根误差(RMS)均在厘米级。基于卫星钟差实验结果表明,MEO比IGSO卫星钟差精度高,稳定性强;BDS-3搭载的铷钟(Rb-Ⅱ)和氢钟(PHM)比BDS-2的铷钟(Rb)更稳定,这是因为发射较早的卫星钟普遍受到硬件老化影响,相位与频率的波动较大;BDS在U方向上的精度与收敛速度略有不足,可通过GPS+BDS组合定位提升U方向单点定位性能。北斗卫星钟的精度、稳定性已达到钟差预报及实时精密单点定位应用的需求。     

一种利用方差分量估计的BDS卫星定轨算法

针对采用Helmert方差分量估计的方法来调节BDS不同类型卫星之间的权比时,出现的区域站MEO卫星观测值数量少、卡尔曼滤波开始阶段不稳定等问题,提出了一种待滤波稳定后再进行Helmert方差分量估计的改进算法。该算法可以根据卫星类型以及它们的数目,自适应地采取不同的策略。基于BDS观测数据的实验结果表明,采用改进的Helmert方差分量估计方法进行BDS卫星卡尔曼滤波定轨,提高了BDS卫星轨道平均径向精度。     

方差分量估计在卫星定轨中的应用

为解决卫星精密定轨过程中的观测资料加权问题，本文在卫星精密定轨过程中引入方差分量估计。文章采用Lageos2卫星1996年1月至2000年12月的全球SLR实测数据进行了卫星精密定轨计算，计算结果表明这种加权方法能较好地平衡观测资料对定轨结果的贡献，卫星轨道精度可以得到明显的提高。     

北斗伪距单点定位的随机模型影响评估

北斗卫星导航系统包含3种不同类型的空间星座,相对应卫星的高度角存在一定的差异,对北斗卫星单点定位的影响也不同。针对这一问题,研究了等权模型、基于卫星高度角和信噪比的北斗卫星观测量随机模型确定方法。利用MGEX站提供的观测数据,通过比较不同模型的实验结果表明:相对于等权模型,基于卫星高度角和信噪比定权模型可以提高单点定位的精度,并且信噪比模型优于高度角模型;在基于信噪比确定权阵的随机模型中,选择不同的参数,对解算结果精度会产生相应的影响。     

北斗二代观测值质量分析及随机模型精化

对北斗观测值进行了质量分析,包括观测值的信噪比、多路径和解算的单差残差时间序列随高度角的变化情况。北斗载波相位单差残差随高度角的统计可为高度角加权和信噪比加权进行模型精化,从而获得适合北斗卫星载波观测的随机模型。实验分析表明,北斗系统的观测值质量要稍优于GPS观测值质量,尤其是在卫星高度角较小时表现明显。同时北斗观测值的残差分析为北斗定位中随机模型的建立提供依据。     

北斗三号卫星FCB估计及其模糊度固定

随着北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)的建设和完善,更多的北斗在轨卫星开始提供全球性的定位、导航、授时服务。为了验证北斗系统整体精密单点定位-模糊度固定(precise point positioning-ambiguity resolution, PPP-AR)的效果,基于全球分布的测站2020-08-01—2020-08-31共31 d的观测数据进行GPS、BDS双系统相位小数周偏差(fractional cycle bi?as, FCB)估计, 并对其中BDS-3卫星FCB产品时变特性进行分析。结果表明,大部分BDS-3卫星宽巷FCB在31 d内保持相对稳定,变化小于0.2周, 窄巷FCB在1 d之内的变化小于0.1周。利用估计的FCB产品进行动态和静态PPP-AR解算。单BDS-3静态PPP?-AR的历元固定率可以达到89.8%,东、北、天3个方向的均方根误差（root mean square error,RMSE）分别为0.94 cm、0.73 cm和1.39 cm,动态PPP-AR的历元固定率为83.9%,东、北、天3个方向的RMSE分别为1.99 ?cm、1.70 cm和3.28 cm。     

北斗卫星导航系统Klobuchar模型精度评估

目的 目前,我国北斗卫星导航系统已完成星座区域组网,系统每2h提供一组电离层延迟 Klobuchar模型参数。利用欧洲定轨中心(CODE)的高精度电离层格网数据作为参考,对北斗卫星导航系统电离层参数性能进行了精度评估分析,并进行了定位分析。数据表明,其修正精度一般在70%以上,北半球的修正误差在1.5m 左右,而南半球的修正误差在3.5m 左右;在北半球中纬度地区的修正精度比高纬度、低纬度地区高;北斗单频伪距定位采用北斗 Klobuchar模型在平面上的精度为3m 左右,高程上为7m 左右,与采用 GPS的 Klo-buchar模型相比较,定位精度提高了约10%,高程方向尤为明显。     

基于BDS/GPS观测的北斗硬件延迟解算

研究了联合BDS/GPS观测数据基于球冠谐函数的中国区域电离层建模,并精确估计了北斗卫星和接收机DCB。联合解算得到的GPS卫星DCB相对CODE精度优于0.2 ns,GPS接收机DCB相对CODE精度优于1 ns;联合解算得到的中国区域上空VTEC相对CODE事后产品的精度可达2~3 TECU。     

北斗三频伪距相关随机模型单站建模方法

为了提供可靠的伪距随机模型,基于3个线性无关的北斗三频伪距/载波无几何无电离层(GIF)组合,研究了一种利用单站数据估计北斗三频伪距相关随机模型算法。该算法首先利用低阶多项式对GIF组合进行拟合,以尽可能消除非伪距噪声以外的其他常数和误差,然后利用多元线性回归分析实现对3个线性无关的GIF组合随机噪声同时建模,最后再由线性组合关系变换得到原始北斗三频伪距相关随机模型。经北斗三频实测数据验证结果表明,该算法可实现北斗非差三频伪距相关随机模型的单站解算,有利于为导航定位以及完好性监测提供精准随机模型。     

深圳市CORS站观测值的随机模型优化探究

综合归纳了几种常用的GPS观测量随机模型,利用深圳连续运行卫星定位服务系统(简称SZCORS)五个站的观测数据,通过GPS单点定位,从定位结果的绝对误差比较分析这些模型对每个CORS站的适用程度,并得出一些有益结论。     

估计接收机差分码偏差的GPS/BDS非组合精密单点定位模型

在传统多系统非差非组合精密单点定位（precise point positioning,PPP）模型中,电离层延迟会吸收部分接收机码硬件延迟,其估计值可能为负数。提出了一种估计接收机差分码偏差（differential code bias,DCB）参数的GPS（Global Positioning System）/BDS（BeiDou Navigation Satellite System）非组合PPP模型,将每个系统第1个频率上的接收机码硬件延迟约束为零,对接收机DCB进行参数估计,达到了分离电离层延迟和接收机码硬件延迟的目的,降低了接收机钟差和电离层延迟的相关程度。利用4个多星座实验（multi-GNSS experiment,MGEX）跟踪站的GPS/BDS数据进行了静态和动态PPP试验,结果表明,与不估计DCB参数的PPP模型相比,采用估计DCB参数PPP模型后,静态模式下定位精度和收敛速度平均提高了29.3%和29.8%,动态模式下定位精度和收敛速度平均提高了15.7%和21.6%。     

利用非差观测量估计北斗卫星实时精密钟差

研究并实现了基于非差观测量的北斗卫星实时钟差估计算法,利用全球53个多模全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)实验跟踪网(multi-GNSS experiment, MGEX)站的北斗与全球定位系统(global positioning system, GPS)观测数据进行实时钟差估计,分析了实时钟差产品的精度与定位性能。多天统计结果表明,本文生成的GPS实时钟差与事后钟差符合较好,精度优于0.07 ns,略低于事后钟差产品,验证了基于非差观测量的实时钟差估计软件的处理精度。本文解算的北斗实时钟差的精度为0.1~0.15 ns,略低于GPS卫星。基于实时钟差进行模拟动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)实验,北斗与GPS在水平方向的定位精度为0.041 m和0.058 m,高程方向的精度为0.069 m和0.037 m,定位结果分别与事后钟差解算的结果符合较好,表明实时钟差与事后钟差差异不大。     

基于随机模型基准的Helmert方差分量估计

在多类观测数据联合平差中,存在某类观测值的验前协方差阵正确而其他类不正确的情况,传统Helmert方差分量估计在求解此类问题时没有对正确的验前协方差阵加以区别,从而造成正确的随机模型经估计后同样也被调整。针对上述情况,首先分析了Helmert方差分量估计迭代收敛结果的实质,然后提出了随机模型基准的概念,并推导了基于随机模型基准的Helmert方差分量估计公式。经计算表明,新公式完全可行,可以用于解决实际问题。     

基于随机模型基准的Helmert方差分量估计

在多类观测数据联合平差中,存在某类观测值的验前协方差阵正确而其他类不正确的情况,传统Helmert方差分量估计在求解此类问题时没有对正确的验前协方差阵加以区别,从而造成正确的随机模型经估计后同样也被调整.针对上述情况,首先分析了Helmert方差分量估计迭代收敛结果的实质,然后提出了随机模型基准的概念,并推导了基于随机模型基准的Helmert方差分量估计公式.经计算表明,新公式完全可行,可以用于解决实际问题.     

基于Allan方差的BDS随机误差分析

BDS观测数据噪声的辨识对提高BDS定位精度具有非常重要的意义,大量研究表明GPS非差随机模型并不服从高斯白噪声分布,北斗系统由于其星座和频率的多样性,噪声特征将明显不同于GPS。本文利用iGMAS大量高频实测数据,通过Allan方差分析,对比研究了BDS的噪声成分与其参数。试验结果表明,BDS非差噪声成分与GPS相同,主要为白噪声与一阶马尔科夫过程噪声,但是具体参数不同。BDS相位白噪声为2.50 mm,大于GPS的2.33 mm;GM过程噪声为2.38 mm·s^-1/2,小于GPS的4.43 mm·s^-1/2,相关时间为77.07 s,大于GPS的55.51 s。大量试验数据表明BDS的噪声参数聚集程度大于GPS,对环境的敏感程度低,噪声相关时间更长,过程噪声更小,这在北斗精密定位中还有待精化。     

北斗二代双频数据质量分析

对北斗二代卫星的双频观测数据进行了质量分析,包括伪距多路径误差和信噪比两个方面。大量实测数据测试表明:北斗GEO、IGSO和MEO三类卫星的多路径误差逐渐增大,且B1频点小于B2频点,GPS与北斗MEO卫星的伪距多路径误差相差不大;另外,北斗三类卫星均表现出载波B2的信噪比略大于B1,而GPS卫星则表现出L1载波信噪比要大于L2。