广义延拓插值法在卫星精密星历中的应用

导航卫星精密星历是卫星导航定位高精度应用的基础,要求有较高的精度。利用广义延拓插值法来拟合全球定位系统导航卫星轨道,插值系数作为精密星历的参数发播,是一种新的广播星历形式。而且具有精度高,计算快捷等特点,另外对于具有其他多种轨道类型共存的导航系统来说也具有一定的参考意义。     

导航电文星历参数对卫星轨道精度的影响

卫星导航定位的关键是获知导航卫星的精确位置,其轨道精度与导航电文中广播星历参数密切相关。分析了由广播星历参数计算的卫星广播轨道与精密星历确定的真实轨道之间的误差,并将其投影到卫星切向、径向和法向进行仿真研究。比较了民用导航电文（CNAV）和旧民用导航电文（NAV）的星历参数的差异,利用精密星历拟和出对应的广播星历参数,研究其星历参数的变化对卫星轨道精度的影响。分析了GPS不同频点播发的导航电文中星历参数在数据帧内的结构。研究结果表明：GPS卫星广播轨道误差一周内在2到4m内变化,而其在切向、径向和法向的投影值呈现周期性余弦变化,其演变周期与GPS轨道周期近似相等,而选取改进后的17个广播轨道参数表示的星历数据于15个星历参数对比,其轨道拟和误差值改善2～3cm.     

自主导航星上快速星历拟合算法研究

针对北斗卫星导航系统地面监测站布设范围有限,系统抗打击能力不足等问题,我国已计划实现卫星自主导航。通过地面演示验证发现,星上自主定轨与时间同步软件同星上广播星历拟合软件耗费同等的机时。该文的研究目标为在保证精度的前提下,降低星上自主星历拟合的计算量。通过试验分析表明,采用直接降低星历参数个数的方法,会损失精度,效果不佳。利用自主导航自身特点,以长期预报星历为基础,通过参数固定,可在保证精度的基础上使矩阵求逆运算量降低近6倍。以长期预报星历为初值,可有效降低迭代次数,使计算量下降近5倍。     

GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

为了对多个全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统（global positioning system,GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（global navigation satellite system,GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system,Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）、准天顶卫星系统（quasi-zenith satellite system,QZSS）等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明：5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力（full operational capability, FOC）卫星的大量发射及运行,其广播...     

利用SLR数据进行广播星历精度评估

论述了利用SLR观测数据进行广播星历精度评估的原理、方法及计算模型。通过理论分析及对比试算,得出该方法所能达到的精度为0.03 m,与微波观测数据计算结果存在近50 mm的系统差,验证了方法的可行性。该方法为广播星历精度评估提供了独立的外部检核条件,克服了利用精密星历评估必须事后进行的缺点,达到了实时处理的效果。采用2005年SLR观测数据对GPS 35卫星广播星历精度进行了实测数据评估,给出了有益的结论。     

利用SLR数据进行广播星历精度评估

论述了利用SLR观测数据进行广播星历精度评估的原理、方法及计算模型.通过理论分析及对比试算,得出该方法所能达到的精度为0.03 m,与微波观测数据计算结果存在近50 mm的系统差,验证了方法的可行性.该方法为广播星历精度评估提供了独立的外部检核条件,克服了利用精密星历评估必须事后进行的缺点,达到了实时处理的效果.采用2005年SLR观测数据对GPS 35卫星广播星历精度进行了实测数据评估,给出了有益的结论.     

GPS精密星历的外推精度分析

列出了轨道拟合和轨道外推所用的摄动力模型,讨论了轨道拟合和轨道积分的过程。利用轨道拟合的方法拟合出高精度的初始轨道参数,在此基础上外推7天的轨道,将结果与IGS提供的最终星历比较,得出GPS轨道的外推精度:每颗卫星都是切向误差最显著,径向和法向的误差不明显;星蚀卫星的轨道外推精度明显低于一般卫星;问题卫星的轨道外推误差特别大。     

多组GPS卫星广播星历轨道标准化的研究

介绍了多组广播星历的轨道标准化的两种方法,通过对观测时段较长的同一GPS卫星多组广播星历分析,提出了整体轨道拟合方法进行GPS卫星轨道标准化,试验结果证明整体标准化方法优于分段标准化方法。     

导航卫星自主定轨中JPL DE星历的简化使用

导航卫星自主定轨中使用原始JPL DE星历不仅数据量较大,而且不容易编码。文中提出了一种简化的星历使用方法,利用对一定间隔的日月位置进行拉格朗日插值,取代原始星历的切比雪夫多项式拟合方法,可以有效减少上行传递的参数个数。通过实验分析得出,在60 d的自主定轨中使用间隔1 d的月球位置和10 d的太阳位置进行插值,可以在保证导航卫星自主定轨精度的基础上,参数个数从404/808个减少为254个。     

一种改进的广播星历模型

GLONASS卫星星历以3个常数表示摄动加速度在各坐标轴上的分量,即认为摄动项在拟合时段内保持不变。这样的摄动模型与实际相差较远,为保证精度,其星历更新间隔短至半个小时。本文提出了针对导航卫星摄动加速度的二次多项式建模法。首先以多项式拟合短时段内的摄动项精度更高,同时选取二次多项式也不会过量增加星历参数个数。为研究该方法在北斗导航系统中的适用性,星历拟合实验选取了三种不同类型的导航卫星:GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星。     

广域增强系统广播星历模型分析

针对广域增强系统10参数广播星历模型的应用范围与应用性能问题,该文提出了综合参数动力学含义和拟合精度的模型分析方法。以GPS 16参数模型为参照对象,采用轨道坐标系3方向投影法,对10参数和16参数模型的摄动表达机理进行了研究。基于GEO、IGSO和MEO 3种卫星实际数据,通过长弧和短弧条件下的拟合精度分析,完成了10参数模型应用性能的全面评估。实验结果表明:10参数模型在长弧条件下的拟合性能不佳,4min弧长条件下,3种卫星拟合精度均能够满足基本导航、在航飞行与精密进近等应用需求。所提方法解决了10参数模型从GEO卫星向其他类型卫星的拓展问题。     

广播星历参数拟合算法研究

导航卫星一般采用近圆轨道,当卫星轨道偏心率或者轨道倾角接近于0时,利用GPS卫星开普勒轨道根数拟合卫星广播星历会出现一些问题。当高轨卫星轨道偏心率接近0时,广播星历拟合精度下降甚至拟合失败,为此本文提出了减少拟合参数个数、固定轨道根数M0或者延长星历参数拟合弧段长度的方法;针对GEO卫星在小倾角情况下,广播星历可能拟合失败的情况,本文提出了改变坐标系参考轨道面,在新的坐标系下拟合广播星历的方法。结果表明,改进后的拟合方法能适用于各种类型的导航卫星轨道,拟合精度在cm级或者mm级。     

北斗卫星导航系统广播星历精度分析

针对系统地评估我国北斗卫星导航系统广播星历精度与保障实时导航定位服务的需求,对BDS广播星历提供的卫星轨道、钟差以及用户测距误差(URE)的精度性能进行分析,统计了2015年连续4周全部BDS在轨健康卫星的广播星历各项精度指标值。分析结果表明:BDS的MEO和IGSO卫星轨道精度优于GEO卫星结果,且径向精度优于法向和切向精度;BDS搭载的国产星载铷钟卫星钟差序列相对比较稳定,其均方根误差优于4ns;GEO/IGSO卫星的用户距离误差(URE)在6m以内,MEO的URE优于20m。研究结果对北斗系统的建设、后期的发展和用户市场的拓展,都具有重要的参考价值。     

卫星干扰源定位系统星历校正研究

详细介绍了卫星干扰源定位系统中星历校正的测量原理。干扰源定位系统就是对非合作目标进行定位和定轨,测量体制较为特殊。国外相关系统定位精度在几十至百公里量级,星历校正精度在几公里至几十公里量级。针对目前干扰源定位系统精度较差的问题,给出了采用精密定轨方法对两颗同步卫星进行星历校正。通过仿真数据进行处理,最终定轨精度达到十米量级。该方法的研究及工程化使得我国自行研制的卫星干扰源定位系统具有自主测定轨能力。     

GPS卫星广播星历轨道误差的探讨

对GPS卫星播发的广播星历进行分析,利用获得的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量计算卫星轨道坐标,并与精密星历的轨道坐标进行比较,探讨广播星历的轨道精度.     

单组广播星历精度分析及其卫星轨道拟合研究

计算了单组广播星历外推2h时间内的精度,分析了精度的变化趋势,并基于广播星历对切比雪夫多项式拟合卫星轨道的方法进行了研究。     

GPS广播星历参数拟合算法及其分析

利用地面观测资料定轨确定的卫星位置、进而计算出的卫星广播星历参数是进行卫星定位的基础.为了分析卫星星历拟合的精度和效率,推导了由卫星位置拟合GPS卫星广播星历参数的数学模型.并用算例分析了影响拟合效率的因素,分析了卫星位置有误差是对于卫星星历参数的影响.结果验证了所给出的算法的可行性和有效性.     

多源导航电子地图数据融合更新方法研究

针对导航数据更新频率低、数据重复获取、工作量大等具体问题,在研究相关数据模型、空间变换原理和误差评价等相关理论的基础上,提出了多源矢量导航电子地图数据的融合方法,为导航电子地图数据的生产应用提供理论和技术支持。     

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。     

基于广播星历改正的实时精密星历与钟差获取研究

卫星位置误差和钟差是GPS导航与定位的重要误差源。通过NTRIP协议,利用Internet方式向全球发布实时广播星历的卫星轨道和钟差改正信息。结果表明:由广播星历计算得到的卫星位置和精密星历中给出的位置值相差为分米级,而经过改正后的卫星位置相差仅为厘米级。采用广播星历中给出的钟差参数,其精度约为2~4ns;经过钟差改正后,精度相差约0.3~0.4ns.