卫星坐标的内插和拟合

卫星坐标的计算是GPS数据处理的一个基本步骤，影响着GPS数据处理的效率。本文对GPS数据处理中常用的拉格朗日内插和切比雪夫多项式拟合从原理上进行了阐述，并对广播星历卫星坐标计算和精密星历卫星坐标计算进行了分析比较，结合具体算例，得出了几点有意义的结论。     

基于IGS精密星历的卫星坐标插值

在GPS定位中,卫星位置的计算是一个关键环节。在GPS数据后处理中,用户需根据IGS提供的精密星历选择合理的插值方法解算任意观测时刻的卫星位置。目前经常采用的插值方法有拉格朗日多项式插值、切比雪夫多项式插值和Neville算法。文中通过精密星历内插卫星位置的实际算例,说明这3种方法的优缺点,并且给出了一些有意义的结论,同时认为Neville算法具有承袭性,计算方法简单,建议用户在内插卫星位置的时候使用Neville算法。     

基于BDS广播星历的卫星坐标拟合精度分析

针对利用广播星历计算卫星位置时,需反复计算、效率较低的问题。提出利用切比雪夫多项式对广播星历进行卫星轨道拟合,即先计算部分固定时间间隔的卫星坐标作为已知节点,利用不同的拟合阶数,将拟合点与直接法求出的对应点求差,分析其拟合精度。实例表明,只要采取合适的拟合时间间隔和拟合阶数,广播星历拟合精度就可以满足要求。      

用切贝雪夫多项式拟合GPS卫星精密坐标

在GPS观测值仿真、单点定位和相对定位中,都需要不断计算GPS卫星的坐标。通过实例对切贝雪夫多项式拟合GPS精密坐标的精度进行分析,并探讨拟合多项式阶数对拟合精度的影响。     

GPS卫星精密星历的轨道插值

IGS只提供采样率为15 min的精密星历,而在卫星精密导航、定位等计算中需要更高采样率的轨道位置,因此需要通过轨道插值的方法对精密星历进行加密。以1 d间隔30 s的插值数据为基础,分别使用常规算法和滑动算法对轨道插值常用的拉格朗日插值和切比雪夫插值进行分析,可为卫星轨道插值计算时选取插值方法、阶次提供理论依据。结果表明,利用常规算法计算,两种插值的最佳精度均能达到mm级;利用滑动算法计算,两种插值的最佳精度均能达到亚mm级;相同条件下滑动算法的精度优于常规算法,滑动算法的计算结果比常规算法更稳定,且对龙格现象有抵抗力。     

导航卫星轨道拟合方法与仿真研究

提出利用虚拟现实技术加强对导航卫星星座的三维仿真模拟,用于系统的设计与监控。考虑到GPS系统的成熟性和与北斗系统的相似性,以GPS精密星历为基础,深入研究利用GPS精密星历拟合卫星三维坐标的方法,对两种常用方法——拉格朗日多项式内插和切比雪夫多项式拟合的处理效果进行分析和比较,给出两种拟合方法得到的卫星位置误差与阶数的关系,探讨短时间外推的效果,确定切比雪夫多项式拟合为最佳的卫星轨道拟合方法,并据此求得任意时刻的卫星坐标,构建了导航卫星三维标准化轨道虚拟运行场景。     

基于GPS广播星历的卫星位置拟合精度分析

在通过广播星历求解卫星坐标时,利用切比雪夫多项式拟合卫星位置提高计算的效率.介绍切比雪夫多项式拟合的原理,通过算例分析用切比雪夫多项式拟合卫星位置的精度,并研究多项式阶数以及拟合点时间间隔对拟合精度的影响.结果表明,在一定范围内,多项式的阶数越高,拟合精度越高,拟合点时间间隔越短,拟合精度越高.     

利用滑动式切比雪夫多项式拟合卫星精密坐标和钟差

在原有的切比雪夫多项式拟合卫星精密坐标和钟差的基础上, 提出了滑动式切比雪夫多项式拟合算法, 并且编程实现了改进后的算法。分别用普通的切比雪夫多项式和滑动式切比雪夫多项式对JAXA提供的5 min间隔的精密星历进行了内插, 将得到的插值点的坐标和钟差与精密星历提供的坐标和钟差比较, 算法在数值精度和稳定性方面较普通的切比雪夫多项式拟合都有了较大的提高, 说明了本文所提出算法的有效性。     

GPS卫星广播星历轨道误差突变性分析

针对GPS卫星播发的广播星历存在误差突变的问题进行了有关研究。利用切比雪夫多项式,分别以不同的拟合时段计算卫星轨道坐标,然后分别与对应历元的IGS精密星历所提供的GPS卫星的坐标进行比较,发现了某些GPS卫星广播星历轨道误差变化的规律。这对如何削弱广播星历的轨道误差,提高导航与定位精度是十分有益的。     

用拉格朗日多项式内插计算GPS卫星位置

介绍了用精密星历通过拉格朗日多项式内插计算GPS卫星轨道位置的方法,并利用IGS跟踪站给出精密星历作为实例进行编程计算,给出了拉格朗日内插法得到的卫星位置误差与多项式阶数的关系,结果表明,用拉格朗日多项式内插法得到的卫星位置精度能够满足精密定位的要求。     

基于GPS的低轨卫星简化解析法轨道预报

由于星载设备的运算量、存储量的限制,在保证所需精度的前提下,根据卫星轨道的具体特点,尽可能地简化轨道改进、预报和摄动计算公式,对此提出基于GPS的星载简化解析法,采用一阶分析摄动理论和部分田谐项摄动。通过实例,证明该方法可在满足一定精度的情况下降低定轨方案的复杂度,具有一定的工程应用参考价值。     

用SLR资料精密确定GPS35卫星轨道

GPS35卫星是全球定位系统卫星星座中的一颗卫星，它的对地一侧安装了激光后向反射器，可实施激光测距观测。用全球SLR资料精密确定了GPS35卫星1995年10月22日——26日和1999年8月1日——6日共2个5天的轨道，求得观测值与计算值的RMS小于3cm。     

GPS卫星轨道精度对定位结果的影响

卫星轨道误差是影响定位精度的重要误差源,在轨道精度、表示方式和实时性等方面对广播星历、超快速星历、快速星历和精密星历进行了比较分析,得出广播星历与精密星历所提供的卫星轨道相差较大,超快速星历居中,快速星历轨道与精密轨道接近,在测量设备的高精度比对鉴定中,满足不同试验需求对卫星星历的选择提供了依据。     

重力卫星星载GPS简化动力学精密定轨

利用GRACE和SWARM重力卫星星载GPS观测数据,基于简化动力学方法进行精密定轨,通过相位观测值残差分析、重叠轨道对比和科学轨道对比进行轨道精度检核。GRACE和SWARM卫星相位观测值残差RMS值稳定在6 mm左右,重叠轨道对比差值RMS在径向、切向和法向均优于1.24 cm;通过与GFZ和ESA提供的GRACE卫星与SWARM卫星精密轨道对比,GRACE卫星简化动力学轨道在R,T,N方向的轨道精度分别达到1.3 cm、2.1 cm和1.3 cm;SWARM卫星简化动力学轨道在径向、切向和法向的轨道精度分别达到0.8 cm、1.3 cm和1.6 cm。实验表明,基于简化动力学方法,GRACE和SWARM卫星定轨精度均到达厘米级。     

星载GPS地球静止轨道卫星自主定轨的新算法

针对地球静止轨道卫星的特点，提出了一种自主定轨的新算法——积分滤波算法，即利用Kalman滤波进行动力学模型数值积分与GPS定轨的有效融合。讨论了该算法的基本过程及其中Kalman滤波的数学模型和重要参数。最后给出了仿真实验过程和结果，证明了该算法的可行性。     

遥感卫星的轨道外推方法

通过星载GPS接收机直接确定卫星星历是低轨卫星定位的一个重要手段。由于低轨卫星的高机动性和GPS接收机较低的运算速度,导致有时下传星历数据的间隔非常大,要荻取连续的卫星轨道数据需要进一步处理。在分析遥感卫星轨道特点的基础上,提出一种新的简化轨道摄动力模型,利用模型实现了轨道外推,并利用最小方差序列匹配对低轨卫星外推数据进行修正。通过仿真验证,该算法在一定时间范围内可以达到较高的精度。     

GPS天线相位中心校正对低轨卫星精密定轨的影响研究

执行各种低轨卫星任务的官方在公布定轨结果的同时并没有公布星载接收机的天线相位中心校正(PCV)信息,而PCV误差是星载GNSS精密定轨必须考虑的主要误差源之一。以GRACE卫星任务为例研究PCV误差对低轨卫星精密定轨的影响,利用GPS观测数据直接估计与相位误差有关的天线相位偏差(PCO)和PCV参数,然后利用K波段测距系统和卫星激光测距仪数据进行定轨评定。     

GPS纯几何法在低轨卫星定轨中的应用

在近地低轨卫星上安装GPS接收机,并同时能捕获到四颗GPS卫星的话,我们就可以直接利用GPS观测值来组成观测方程,解算被求卫星的轨道位置。但由于GPS卫星是为地面上的用户设计的,其主要是满足地面用户的导航定位要求,再加上近地卫星的高动态性、高速度性,有时还不能同时捕获到四颗GPS卫星,这都给近地卫星的定轨带来了不确定的因素。本文主要对这一想法进行了试验,并分析了定轨的精度。     

利用GPS伪距观测值确定低轨卫星轨道的探讨

介绍了通过建立卫星的轨道动力学模型,设计出GPS观测方程和运动方程组合的卡尔曼滤波模型。探讨了使用卡尔曼滤波对所得轨道进行滤波平滑,指出了影响精度的因素和提高精度的办法。