GPS卫星定位系统误差来源分析

GPS卫星定位系统是以一定的卫星数量为基础,比较均匀的覆盖全球的导航定位（地面上GPS接收机和空中卫星的有效结合）无线电系统。对GPS控制网的A、B、C级精度要求来看,要想提高控制网的精度,GPS接收机是否有利于正确：解算模糊值,是控制网坐标的精确性和可靠性的关键。     

基于广播星历的北斗卫星在轨运行状态分析

利用北斗卫星的广播星历数据提取轨道参数与钟差参数指标,从卫星轨道平面参数、形状参数、定向参数和卫星钟差序列等方面对现阶段北斗在轨卫星的运行状态进行分析。结果表明,BDS卫星的轨道异常多于卫星钟差异常,其中GEO卫星出现异常的频率最高,IGSO卫星次之,MEO卫星的运行状态最稳定。     

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。     

IGS精密星历的误差分析

采用高精度的ITRF2000全球参考框架、新的地球物理模型和误差改正模型、统一的卫星轨道参量和地球自转模型、统一的数据处理策略,重新处理了IGS全球跟踪站数据以求解1994～2004年的GPS卫星轨道。通过轨道比较评估了IGS精密星历的系统偏差和随机误差,发现IGS精密星历标称精度和实际精度存在差异,特别是早期结果。IGS精密星历在不同时期存在不同的系统偏差,主要由其在不同时期采用的不同ITRF序列参考框架之间的差异引起,IERS公布的转换参数不能完全表征ITRF序列间的差异。相对于重解精确轨道,IGS精密星历随机误差随时间逐渐减小,1994年为15～20cm,1998年逐渐减小到6～8cm,1998年以后小于5cm。     

基于广播星历的GPS/BDS-3非差非组合PPP北大核心CSCD

分析GPS和BDS-3卫星广播星历的误差特性,研究广播星历精度不足的补偿策略,提出一种SISRE补偿的非差非组合定位模型。采用2022年15个MGEX测站1周的数据进行实验。结果表明,SISRE补偿的非差非组合模型的GPS和BDS-3静态三维定位误差的RMS分别约为24 cm和23 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约18 cm;GPS和BDS-3仿动态三维定位误差的RMS分别约为73 cm和74 cm, GPS/BDS-3双系统组合可进一步将精度提升至约45 cm;SISRE补偿的非差非组合模型与SISRE补偿的无电离层组合模型定位精度相当。     

简析GPS系统定位误差分析及误差消除措施

一、GPS定位技术简介 全球卫星定位系统（简称GPS）是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。GPS以其全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中都被作为一项非常重要的技术手段,用于导航、定时、定位和进行大气物理研究等。     

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。     

Swarm卫星星载GPS数据质量分析

从卫星可见性、DOP值、多路径误差、信噪比等方面对Swarm卫星星载GPS实测数据的质量进行分析,并将分析结果与GRACE卫星星载GPS数据质量进行对比。结果表明,Swarm卫星的多路径效应与伪距测量噪声比GRACE卫星大;DOP值两者基本相当;Swarm卫星接收机的通道数虽少,但是其跟踪能力强于GRACE卫星。最后,利用星载GPS数据进行Swarm卫星和GRACE卫星约化动力学定轨,表明Swarm卫星的伪距和载波相位残差均大于GRACE卫星。     

高频单历元GPS周期性误差特性分析

分析GPS高频单历元时间序列中的误差特性,采用中值滤波法消去高频噪声。经计算,偶然中误差在水平方向为±4～4.5 mm,高程方向为±9 mm。通过周期性重复解算、时间序列比对及相关系数最大化发现,GPS高频单历元时间序列中包含的周期性系统误差的重复周期为86 153～86 165 s。通过对系统误差建模或差分,可消除时间序列中的系统性成分,提高GPS高频单历元数据处理的精度。     

顾及不同LEO卫星数量及轨道误差的GPS/LEO联合PPP

为解决现有单系统GPS PPP收敛速度较慢的问题,选取不同卫星数量构成的LEO星座系统,根据观测值仿真原理得到待估点来自低轨卫星的伪距观测值和相位观测值;选取CPVG、WUH2、KOUG、IISC、FUCN测站,利用GPS及仿真附加轨道误差的LEO星座观测数据进行静态精密单点定位,以分析LEO星座的增强效果。结果表明： 1）在原有GPS系统中加入LEO星座后,3种组合场景下平均可见卫星数量分别增加9.7、19.4、31.3颗,PDOP值分别减少0.7、0.9、1.1; 2）收敛时间快速缩短,由单系统GPS卫星的17.1 min分别降至4.7 min、2.1 min、1.5 min,收敛时间分别缩短67.3%、84.4%、89.5%; 3）E方向上的RMS值分别提升34.4%、59.4%、72.9%,N方向上分别提升37.4%、60.3%、67.3%,U方向上分别提升55.9%、71.7%、79.6%。LEO星座对GPS PPP的性能提升巨大,对于指导LEO星座增强GPS系统设计及拓展精密单点定位的应用场景具有一定价值。     

静轨卫星扫描影像几何定位误差分析

本文根据线阵扫描成像机理,建立了静轨卫星线阵扫描影像几何定位模型。在考虑比例因子λ为变量情况下,对其外方位元素引起的定位误差进行严密地理论推导与定量分析。同时,利用矩阵理论与变换性质,使繁琐的定位误差推导过程与公式得以简化。根据定位误差公式,基于C++开发其原型系统,并从多个角度对静轨卫星扫描影像几何定位误差进行模拟实验。实验结果表明:单个外方位元素误差与之引起的定位误差之间,呈明显的线性正相关;外方位元素对中心点定位误差影响由大到小的顺序为φ、ω、α、β、H、κ;对边缘点定位误差影响由大到小的顺序为φ、ω、H、α、β、κ;从图像中心到图像边缘,φ、ω、H引起的定位误差逐渐增加,α、β引起的定位误差缓慢减小,κ引起的定位误差缓慢增加,综合定位误差逐渐增加,在边缘增加趋势明显。     

BDS/GPS卫星数据质量分析软件开发及应用研究

通过对TEQC数据质量模块相关算法进行分析,实现了支持RINEX2、3 格式的BDS/GPS卫星数据质量分析软件DataQC的开发,其主要参数包括数据完整率、多路径指数、信噪比和周跳等,并增加卫星分布状况以及电离层、接收机硬件延迟偏差估计功能。通过多组数据验证,软件计算指标与TEQC结果具有较高的一致性;在电离层估计方面,与全球电离层格网（global ionosphere maps, GIM）插值计算结果的RMS在3 TECu之内,并可用于接收机硬件延迟偏差稳定性的分析。     

全站仪配合静态GPS进行自由设站法的误差分析

随着科技的进步,测量仪器的功能在不断地改进和提高,全站仪和GPS已经得到了广泛的普及和应用。本文介绍了用全站仪配合GPS进行自由设站法的原理、模型和操作方法,以及自由设站法的计算模型等,并对其主要误差进行了分析。     

顾及共模误差的西南极GPS坐标时间序列噪声分析

使用Bernese 5.2软件双差定位程序处理西南极区域24个GPS基准站9 a的观测资料,获得各站单日解坐标时间序列.利用主分量分析法和独立分析法对其进行空间滤波,对比分析2种方法的滤波效果,然后采用极大似然估计法分析滤波前后各站时间序列的噪声特征,建立最优噪声模型,并分析共模误差对测站速度的影响.结果表明,2种方法...     

混合构型低轨卫星增强GPS精密单点定位性能分析

低轨卫星具有信号强度高、运动速度快的特点,引入低轨卫星可改善矿区、城市、峡谷等复杂环境下GNSS接收机观测数据质量差、定位精度较低的问题。采用混合构型低轨星座进行定位增强,利用仿真低轨卫星数据对不同数量、不同构型的低轨卫星在不同截止高度角情况下增强GPS PPP性能进行分析。结果表明：1)GPS联合LEO定位可以显著增加可见卫星数,降低PDOP值。2)在截止高度角为30°时,低轨卫星可显著提高GPS定位性能,改善定位精度并减少收敛时间。其中,主子星座(96+9)联合GPS定位与同卫星数低轨卫星相比,在提升子星座覆盖区域测站(HKSL)N、U方向定位精度及减少收敛时间方面效果更好。     

GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响分析

为研究不同条件下GPS/BDS联合定轨对北斗卫星轨道的影响,在不同测站分布条件下采用不同定轨弧长分别进行GPS/BDS联合定轨和BDS独立定轨,并从轨道重叠弧段不符值、与MGEX分析中心产品比较以及卫星激光测距检核残差3个方面详细比较两种定轨方法的精度。结果表明,区域网条件下,联合定轨能够显著提升1 d解北斗IGSO/MEO卫星的轨道精度,但对3 d解的北斗各类卫星定轨精度的改善较小;全球网条件下,无论是采用1 d还是3 d定轨弧长,联合定轨均能在一定程度上改善北斗IGSO/MEO卫星轨道沿迹方向和法向的精度,但对径向绝对精度的改善较小;而对于北斗GEO卫星,全球网条件下的联合定轨对其轨道各方向精度的影响均较小。     

GPS实时单站测速和相对测速的误差比较与精度分析

基于GPS多普勒测速原理,结合广播星历介绍实时单站测速和相对测速的数学模型,分析并对比两者的误差源及其对测速精度的影响,然后采用实测数据进行静态环境下和低动态环境下测速精度的实验验证。结果表明,在基线长度约为600 km的静态环境下,采用原始多普勒观测值相对测速精度和单站测速精度都为cm/s级,且相对测速RMS值大于单站测速RMS值;采用高频相位导出多普勒观测值两种测速模式的精度都为mm/s级,且相对测速RMS值略小于单站测速RMS值。在低动态环境下,采用原始多普勒观测值两种测速模式精度都为dm/s级,采用高频相位导出多普勒观测值两者精度都为cm/s级。     

顾及共模误差的四川连续GPS基准站坐标时间序列噪声分析

使用GAMIT/GLOBK软件处理四川省内23个连续GPS基准站2010～2015年数据,获取各测站的坐标时间序列,然后利用堆栈法对其进行空间滤波以剔除共模误差,通过谱指数计算和最大似然估计法（MLE）对滤波后的GPS站坐标时间序列进行噪声分析。结果表明,四川连续GPS基准站坐标时间序列N、U方向最优噪声模型为WN+FN,E方向最优噪声模型为WN+FN+RWN;空间滤波可以降低闪烁噪声,同时使一些测站显现出随机漫步噪声;根据GPS站坐标时间序列估计基准站速度时,应当顾及有色噪声的影响。