北斗全球组网应用稳步推进今年拟发射8至10颗卫星

3月4日,中国卫星导航系统管理办公室发布消息称,2019年,北斗卫星导航系统将继续高密度全球组网,计划发射8~10颗北斗导航卫星,完成所有MEO(中圆轨道)卫星发射,进一步完善全球系统星座布局,全面提升系统服务性能和用户体验。     

BDS卫星失效对区域定位精度的影响评估

基于STK软件实现了2016-09 BDS系统星座结构的仿真,并选取可见卫星数、DOP值、系统可用性作为评估BDS卫星星座设计结构的指标,分析单颗与全部倾斜轨道卫星（IGSO）、地球静止轨道卫星（GEO）失效后对我国大陆地区BDS系统可用性的影响。结果表明,IGSO4卫星与GEO5卫星失效后对BDS在区域的定位性能影响较大,失效后的GDOP值分别为1.98、2.16。取BDS卫星正常运行时区域平均GDOP最大值(S=2.60)作为系统可用性阈值时,系统可用性分别降低了1.79%、32.63%;阈值取2S(5.20)、3S(7.80)、4S(10.40)、5S(13.00)时,系统可用性均可达100.00%。GEO整体失效后BDS系统在高精度定位中仍部分可用,而IGSO整体失效后BDS系统可用性受到大幅度限制。因此,增加在轨备份卫星时需重点考虑GEO5、IGSO4,并适当增加IGSO卫星的数目。     

北斗三号广播星历空间信号测距误差分析

全球导航卫星系统(GNSS)的空间信号测距误差(Signal-In-Space Range Error,SISRE)是影响大地测量用户定位与授时性能的主要因素。本文利用武汉大学提供的2019年事后精密轨道和钟差产品,对北斗三号(BDS-3)广播星历轨道、钟差参数和SISRE精度进行评估与分析。结果表明,北斗三号各MEO卫星广播星历轨道的径向、切向和法向的精度(以RMS表征)分别优于0.12 m、0.60 m和0.50 m,卫星的3D轨道精度基本能够达到0.6 m;BDS-3卫星广播星历钟差参数呈现出明显非零均值偏差,所有卫星钟差参数均方根误差的平均值为0.42 m;仅考虑轨道误差影响时,BDS-3卫星广播星历SISRE值均小于0.15 m,同时考虑钟差参数误差的影响,BDS-3广播星历的SISRE平均值达到0.51 m。     

揭秘北斗:中国版GPS从军用到民用

2010年12月17日,第7颗北斗导航卫星发射前的星箭对接.12月18日,第7颗北斗导航卫星成功进入太空. 约40年前,美国军方开始了被称作"全球定位系统"(GPS)的研制.现在,在我们头顶上空约2万公里处的中地球轨道,GPS系统部署了24颗卫星,地面站对这些卫星的信息数据进行捕捉、处理、解码,并将有关信息发至用户终端机--这样,GPS给全球提供准确的定位、测速和高精度的时间标准.     

基于GNSS和SLR观测数据的北斗卫星(GEO/IGSO)精密定轨

研究了联合GNSS和卫星激光测距（satellite laser ranging,SLR）观测数据对北斗卫星定轨精度的影响。仅利用GNSS观测值对北斗卫星进行定轨时,C01、C08和C10卫星的SLR检核结果显示,这3颗卫星的SLR残差均存在一定的偏差且不相同。加入SLR观测值联合定轨时,分别对估计和不估计系统偏差的卫星轨道结果进行分析。结果显示,对C01（GEO）卫星加入SLR观测值时必须引入系统偏差,否则会使轨道偏离;C08和C10（IGSO）卫星估计和不估计系统偏差时对预报轨道的精度均有一定的改善。最后统计了这3颗卫星的系统偏差,C01卫星的系统偏差达到50 cm,C08和C10卫星的系统偏差在5 cm以内。     

第44颗北斗卫星成功发射拉开2019年北斗高密度组网序幕

4月20日22时41分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射第44颗北斗导航卫星。此次发射是2019年度北斗导航卫星首次发射,拉开今年北斗高密度组网序幕。据了解,这颗卫星是北斗三号系统第20颗组网卫星,也是北斗三号系统首颗倾斜地球同步轨道卫星,经过一系列在轨测试后,将与此前发射的18颗中圆地球轨道卫星和1颗地球同步轨道卫星进行组网.     

基于Anubis的北斗观测数据质量分析

为分析BDS在亚太地区及其他范围内的数据质量差异,选取2个国内和3个境外MGEX连续跟踪站10 d的数据,利用Anubis软件对BDS及GPS数据质量进行对比和可视化分析,同时着重分析C37以上不同类型轨道卫星的多路径效应及信噪比.结果表明,BDS各测站的数据完整率均为100％;各频段各类型卫星的伪距多路径平均值均低于...     

基于B1C/B2a观测数据的北斗卫星精密定轨及广播星历轨道分析

利用开通全球服务以来近2 a的iGMAS和MGEX观测数据,确定并分析北斗三号卫星B1C/B2a数据的长时序定轨性能,以评估广播星历轨道对用户定位的影响。结果表明,基于新频点B1C/B2a观测数据的北斗三号MEO卫星精密轨道径向精度约为3 cm, IGSO约为8 cm。除GEO外,北斗三号IGSO/MEO卫星的广播星历轨道在径向、法向和切向的平均精度约为0.11 m、0.36 m和0.38 m,均优于GPS卫星;卫星轨道引起的用户测距误差(SISRE)约为14.5 cm。然而,广播星历轨道的激光测卫(SLR)检核残差结果显示,其轨道径向存在明显系统性偏差,最大可达近10 cm。     

GPS卫星系统及发展趋势

1.美国GPS系统 美国于1995年4月27日宣布“GPS系统已具备全部运作能力(IOC)”,即能在全世界任何地方、任何时候实现全天候导航、定位和定时。截止到1994年4月,美国共发射35颗GPS卫星。目前在轨道上仍正常工作的卫星有25个,其中1颗是实验卫星,其余24颗是工作卫星。其历时23年,耗资130多亿美元完成GPS的“全球定位系统”计划。这是近代卫星测量史上的里程碑和人类测绘史上的一次技术革命。     

CHAMP卫星快速科学轨道数据的使用及精度评定

指出了德国GFZ数据中心提供的CHAMP卫星快速科学轨道数据存在的两个问题，即：1)轨道数据文件开始、结束段精度较低；2)轨道数据中存在粗差。针对这些问题，给出了CHAMP卫星快速科学轨道数据的拼接及粗差探测方法。利用德国慕尼黑技术大学提供的精密约化动力法轨道对CHAMP卫星快速轨道数据的精度进行了评估。结果表明：CHAMP卫星快速科学轨道的位置精度在10～20cm左右，速度精度为0．3～0．5mm／s。     

低轨卫星轨道序列反演J2项的精度分析

为了确定地球动力学形状因子( J2项)以满足其在卫星定轨、武器发射以及天文常数确定等方面的应用,根据卫星所受摄动力的不同,依据3颗重力卫星轨道序列长期变化趋势对其进行估算。分析了卫星轨道高度、数据采样间隔以及所受摄动力等对反演精度的影响,结果表明：重力卫星的轨道越高,反演的地球动力学形状因子精度越好,此外,顾及GOCE卫星在轨的真实受力情况时,反演的精度要低于仅考虑低阶地球重力场摄动的精度。     

用GPS导航系统确定自己的迷途地位

在茫茫沙漠和原始森林拔涉的地质工如何确定自己的迷途地位呢?地理坐标已把地球编织成经纬网,知道经纬度坐标,即可确定任何一点。通过地面接收机接收卫星信号,解算得到经纬度坐标,并显示在接收机指示器上,持机人即可确定自己所处位置。美国研制的GPS(全球定位系统)是世界上最先进的导航系统,由三个部分组成。 a、空间部分:整个系统由21个工作卫星组成,分布在6个轨道面内,每个轨道3～4颗星,另有三颗备用星,卫星高度约20183km,轨道周期约718min,轨道偏心率0.003,这样布设可保证地面上任何一点在任何时     

基于全球MGEX数据的北斗导航星座精密轨道确定

利用全球分布的MGEX站观测数据,使用"两步法"以双差方式对北斗卫星进行精密定轨。主要研究北斗卫星轨道确定的处理策略,重点分析轨道确定的流程,并通过实验评价了3种不同类型轨道的精度。结果显示,MEO和IGSO卫星的定轨内符合精度优于0.2m,其中径向优于10cm,外符合精度优于30cm;GEO(以C05号为例)卫星外符合精度优于0.7m,且径向优于10cm。     

基于全球IGS数据的GPS导航星座精密轨道确定

研究GPS导航星座精密轨道确定的基本问题及其处理策略.基于2008年3月29日至4月7日的148个站的IGS站数据,计算了GPS卫星轨道的单天解和3天解,通过与CODE中心的最终轨道进行比较,评价了相应轨道的精度.结果显示,基于该导航星座轨道生成策略,单天轨道解径向精度优于9 cm,3天解轨道径向精度优于5 cm.     

一种BDS实时轨道修正参数的计算方法

针对BDS实时高精度位置服务中实时轨道修正参数的计算问题,给出了一种BDS实时轨道修正参数的计算方法,并对实时轨道修正参数的外符合精度及其精度衰减进行分析。结果表明,利用该方法得到的BDS实时轨道修正参数基本可满足实时高精度定位的需求,GEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度为2.3 m,IGSO卫星和MEO卫星实时轨道修正参数在3个方向上的平均精度优于8 cm。     

顾及星历数据龄期的北斗IGSO、MEO卫星空间信号精度分析

利用2013~2015年广播星历数据分析北斗系统3类卫星广播星历中星历数据龄期的特性,并针对北斗系统IGSO卫星和MEO卫星数据龄期分布特性,分析不同数据龄期条件下的两类卫星空间信号精度。结果表明,卫星数据龄期具有周期性,并和卫星所处轨道面具有一致性。对于IGSO卫星,平均数据龄期在1.7 h左右,最大数据龄期可以达到7 h。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异最大可以达到0.5 m。对于MEO卫星,平均数据龄期在11 h左右,最大数据龄期可以达到2 d甚至以上。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异IGSO卫星最大达到0.9 m。IGSO卫星2013~2015年平均URE分别为0.81 m、0.84 m、1.11 m;MEO卫星2013~2015年平均URE分别为0.84 m、0.82 m、1.04 m。     

两种北斗卫星精密定轨方法的对比

给出了北斗卫星单系统和多系统融合非差精密定轨方法的基本原理和主要区别,并结合实测数据,对比分析了两种方法的定轨精度。结果表明,在一定观测条件下,两种方法定轨精度基本相当,GEO卫星三维定轨精度能达到1 m左右,IGSO和MEO卫星能达到0.2~0.3 m,3类卫星径向轨道精度优于10 cm。     

北斗三号全球系统空间信号精度评估分析

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。     

MGEX和iGMAS的多系统轨道和钟差产品精度分析

采用分析中心间互比、SLR残差检核、卫星钟差拟合以及阿伦方差等方法对MGEX和iGMAS提供的多系统轨道和钟差产品精度进行综合分析。结果表明,GPS和GLONASS卫星的轨道精度分别在1.0～1.3cm和2.0～3.6cm,其中iGMAS提供的轨道产品较优。Galileo卫星的轨道一致性在10～17cm,采用ECODE2模型或附加先验模型可有效提高轨道精度。BDS GEO卫星的轨道一致性在数m级,径向精度约为25cm;IGSO和MEO卫星的轨道一致性分别在21～40cm和11～18cm左右,且径向精度分别优于10cm和5cm。MGEX和iGMAS提供的GPS和GLONASS卫星的钟差精度较好,但稳定性和可靠性仍有待提升。Galileo卫星的钟差一致性约为0.2～0.4ns,且钟差产品中吸收了未被模型化的轨道误差。BDS GEO、IGSO和MEO卫星的钟差一致性分别在0.35～0.46ns、0.25～0.33ns和0.11～0.21ns,其中CODE提供的BDS IGSO/MEO卫星的钟差产品受偏航姿态模式影响较大。     

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3 d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。