GNSS广播协调世界时偏差误差评估方法与分析

全球卫星导航系统(GNSS)广播协调世界时偏差误差(UTCOE)近年来成为卫星导航供应商和用户关注的焦点之一。本文研究了UTCOE的定义,提出了基于中科院国家授时中心保持的协调世界时UTC(NTSC)和国际权度局(BIPM)时间公报的UTCOE间接评估方法,并采用GPS UTCOE直接评估方法对该方法的有效性进行了验证,给出了评估的不确定度预算。利用搭建的GNSS系统时间偏差监测系统输出数据,评估了BDS、GPS、GLONASS的UTCOE。在2018年全年的评估周期内,BDS UTCOE的均方根(RMS)为17.33 ns。BDS、GPS、GLONASS 3大系统的UTCOE的95%统计值分别为35.47、2.08以及8.64 ns。结果表明,BDS、GPS和GLONASS的UTCOE都符合性能承诺,但GPS远优于系统承诺,GLONASS次之,BDS的UTCOE结果临界,且呈现出明显的系统误差特性。BDS的UTCOE具有较大的提升空间。     

多系统融合全球电离层建模研究

近年来,我国BDS的建设和应用为GNSS电离层研究带来了新的机遇和挑战。本文采用中国测绘科学研究院i GMAS分析中心数据,构建了三系统融合全球电离层球谐函数模型,并对结果进行分析。研究表明:除去精度较差的海洋区域,在大陆地区,多系统融合全球电离层建模结果能较精确地表达电离层VTEC;对比三系统差分码偏差DCB的精度统计结果,GPS卫星系统C1P2码偏差均小于1 ns,大部分在0.5 ns以内,精度最高;GLONASS卫星系统C1P2码偏差均小于2 ns,精度比GPS系统略低;BDS卫星系统B1B2码偏差均小于1 ns,精度比GLONASS系统略高,但不如GPS系统稳定,码偏差随年积日变化较大,可能是BDS系统星座结构不完善的原因。     

顾及频率间偏差的GPS/GLONASS卫星钟差实时估计

GPS/GLONASS卫星钟差联合估计过程中,由于GLONASS系统采用频分多址技术区分卫星信号,因而会产生频率间偏差（IFB）^[1]。本文在GPS/GLONASS卫星定轨过程中的IFB参数特性分析的基础上,引入IFB参数,实现顾及频率间偏差的GPS/GLONASS卫星钟差实时估计。同时,为解决实时估计中待估参数过多导致的实时性较弱等问题,基于非差伪距观测值和历元间差分相位观测值改进实时估计数学模型,实现多系统卫星钟差的联合快速估计。结果表明：GPS/GLONASS联合估计时需引入IFB参数并优化其估计策略,采用MGEX和iGMAS跟踪站的实测数据进行实时钟差解算,快速估计方法可实现1.6 s逐历元快速、高精度估计,与GBM提供的最终精密卫星钟差相比,GPS卫星钟差实时精度约为0.210 ns,GLONASS卫星约为0.298 ns。     

基于GLONASS频间偏差的GNSS时差监测方法研究

为实现各导航系统的兼容与互操作,需要对各导航系统间的时间偏差进行实时监测.目前,全球卫星导航系统（GNSS）时差监测的主要方法是利用空间信号法进行GNSS时差监测.由于GLONASS系统频分多址的信号体制,导致GLONASS接收机频间偏差（IFB）的存在,GLONASS IFB会影响到GNSS GLONASS的系统时差监测.为消除这一影响,本文提出了基于GLONASS IFB估计的GNSS时差监测方法,由仿真结果可知,利用该方法可以将GPS GLONASS时差监测精度平均提高90％以上.      

顾及码频间偏差的GPS/GLONASS实时卫星钟差估计

在进行GPS/GLONASS联合卫星钟差估计时,GLONASS码频间偏差（inter-frequency bias,IFB）因卫星频率间的差异而无法被测站接收机钟差参数吸收,其一部分将进入GLONASS卫星钟差估值中。通过引入多个"时频偏差"参数（inter-system and inter-frequency bias,ISFB）及附加基准约束对测站GLONASS码IFB进行函数模型补偿,实现其与待估卫星钟差参数的有效分离,并对所估计实时卫星钟差和实时精度单点定位（real-time precise point positioning,RT-PPP）进行精度评估。结果表明,在卫星钟差估计观测方程中忽略码IFB,会明显降低GLONASS卫星钟差估值精度;新方法能有效避免码IFB对卫星钟差估值的影响,所获得GPS、GLONASS卫星钟差与ESA（European Space Agency）事后精密钟差产品偏差平均均方根值分别小于0.2 ns、0.3 ns。利用实时估计卫星钟差进行静态RT-PPP,当观测时段长为2 h时,GPS单系统、GPS/GLONASS组合系统的3D定位精度优于10 cm,GLONASS单系统3D定位精度约为15 cm;三种模式24 h单天解的3D定位精度均优于5 cm。     

多GNSS系统精密定轨ISB/IFB估计及特性分析

多全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）系统联合精密定轨需要考虑系统间及频率间偏差的影响。推导了多GNSS定轨系统间偏差（inter system bias,ISB）/频率间偏差（inter frequency bias,IFB）解算模型,以GPS系统硬件延迟为基准,给出了一种消除ISB/IFB秩亏的约束方法。试验数据结果表明,各系统ISB/IFB均表现出良好的稳定性及同一系统各卫星时间序列的一致性,BDS ISB的标准差为0.36 ns,Galileo ISB的标准差为0.18 ns,GLONASS IFB的标准差为0.51 ns;在接收机类型相同的情况下,不同跟踪站的ISB比较接近,但仍可达到ns级差异;GLONASS IFB在同一跟踪站相同频道号的卫星及不同跟踪站相同频道号卫星均表现出了良好的一致性。     

GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及结果分析

在GPS和GLONASS观测方程中考虑硬件延迟偏差的基础上,推导了GPS/GLONASS双系统组合精密单点定位的数学模型,并分析了硬件延迟偏差对估计的未知参数的影响。利用IGS跟踪站的观测数据和动态实验数据,对组合GPS/GLONASS精密单点定位模型进行了试算,并与GPS单系统精密单点定位的结果进行了比较。     

GPS和GLONASS组合的全球实测电离层TEC建模

根据高精度卫星导航和电离层活动监测的需要,利用全球238个GPS基准站的双频实测数据,通过建立球谐函数模型的同时解算电离层电子含量以及GPS与GLONASS卫星DCB及其相应的接收机DCB;将其结果与CODE、IGS分析中心的结果进行比较分析,表明该方法建立的模型是可靠的,其GPS和GLONASS卫星DCB相对于CODE精度优于0.1ns,相对于IGS精度优于0.2ns,其GPS测站DCB和GLONASS测站DCB相对于CODE和IGS精度优于1ns,垂直总电子含量相对CODE和IGS精度优于3TECU,组合结果精度高于组合前。     

广西北斗地基增强系统性能测试与精度分析

在完成广西北斗地基增强系统建设的基础上,测试了系统网络RTK实时定位测量的内符合精度、环境可用性、空间可用性、时间可用性与兼容性;并对GPS+BDS+GLONASS、BDS、GPS+GLONASS三种模式下网络RTK的定位结果进行了对比分析。结果表明,广西北斗地基增强系统的各项精度指标满足设计要求,基于GPS+BDS+GLONASS多系统的网络RTK测量具有较高的精度与较好的稳定性和可靠性。     

GNSS时差及其在多系统组合定位中的应用

随着卫星导航系统的发展及不断升级,越来越多的GNSS测站开始配备多模GNSS接收机。一方面,多模接收机的应用能够跟踪更多的GNSS卫星,从而改善观测几何条件,提高定位精度和可靠性;另一方面,不同GNSS导航系统采用不同的系统时间定义,存在着系统时差,从而多模GNSS接收机对于不同导航系统卫星的观测值存在着相应的偏差。为实现GNSS系统的兼容与互操作,各个GNSS导航系统目前都提出了系统时差监测的要求。基于此,研究GNSS系统时差的监测及其在多模定位中的应用。首先介绍目前导航系统时差监测的几种方法;然后分析GPS/GLONASS系统时差以及相对硬件延迟的特性;最后将GPS/GLONASS系统时差应用到多模用户导航定位,并详细讨论GPS/GLONASS时差及测站硬件延迟对导航定位的影响。     

组合GNSS系统定位数据质量与精度比较分析

本文对组合GNSS系统进行静态相对定位测量与RTK测量试验,研究结果表明:在静态相对定位测量中,BDS的数据利用率、多路径效应误差优于GPS与GLONASS,BDS的定位精度优于GLONASS略低于GPS;组合系统中GPS/BDS与GPS/BDS/GLONASS的定位精度较优,引入GLONASS对定位精度改善的作用不明显。在RTK测量中,当观测条件理想时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP值低,中误差小。当观测条件较差时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP平均值低,中误差小,限差内固定解获得时间减少76.1%;GPS/BDS/GLONASS较GPS/BDS在中误差、水平精度和垂直精度上更优,限差内固定解获得时间更稳定可靠。     

GNSS精密卫星钟差估算与分析

为估算与分析GNSS卫星钟差的精度,利用中国测绘科学研究院国际GNSS监测评估系统分析中心研发的软件,采用全球均匀分布的50个IGS跟踪站和8个我国自建的IGMAS测站的观测数据,对GNSS包含的四大导航系统事后精密卫星钟差进行了估计。计算结果分别与国际上的分析中心结果进行了比对,得出GPS卫星钟差与IGS结果互差在0.2ns,GALILEO卫星钟差精度与GPS相当,在亚纳秒量级,GLONASS卫星钟差精度相对较低,在4ns以内,BDS各轨道类型上卫星之间钟差存在较大的系统性偏差,选择多星基准消除偏差之后,估算的北斗卫星钟差精度在1ns以内。试验结果表明,目前我国分析中心估算的卫星钟差总体上与国际IGS各分析中心估计的卫星钟差精度相当。     

GPS/GLONASS组合系统的PDOP计算和分析

在组合GPS/GLONASS绝对定位中,由于系统时间的差异需要估计一个额外的未知参数,使得位置精度因子（PDOP）的计算随之产生变化。给出针对GPS/GLONASS双系统组合的PDOP计算方法,利用实测数据,比较GPS单系统和GPS/GLONASS组合系统的PDOP。结果表明,在当前星座条件下增加GLONASS系统后,PDOP得到了显著改善。     

GPS/BeiDou/Galileo/GLONASS实时精密卫星钟差估计

基于GNSS(global navigation satellite system)非差观测量,利用双线程钟差加密的方法,本文实现了导航卫星实时钟差的逐秒更新。通过选取全球均匀分布的76个参考站对四系统钟差进行联合估计,并从实时轨道精度,解算效率,钟差精度和精密单点定位(precision point positioning,PPP)定位结果对该系统进行分析和评估。结果表明,GPS预报轨道径向精度为2.3 cm,GLONASS和Galileo预报轨道径向精度为3 cm和3.5 cm,北斗GEO、IGSO、MEO卫星预报轨道径向精度分别为31 cm,17 cm和5.3 cm;钟差统计结果表明,GPS实时钟差精度优于0.2 ns,GLONASS钟差精度优于0.4 ns,Galileo钟差精度优于0.3 ns,受轨道影响,北斗GEO实时钟差精度为0.6～1.0 ns,IGSO钟差精度为0.4～0.7 ns,MEO钟差精度为0.3～0.4 ns;PPP定位结果表明,解算钟差定位精度与事后钟差定位结果相当,平面精度在3 cm以下,高程精度在5 cm以下。     

GPS+GLONASS在变形监测中的应用探讨

随着科学技术的发展,对变形监测的要求愈来愈高,采用传统的观测方法不仅工作时间长,而且受自然条件的限制(如气候)影响也较大。GPS、GLONASS的发展,可以达到高精度的观测精度,主要讨论了GPS与GLONASS的差异,对使用GPS GLONASS进行变形观测作进一步分析,得出了GPS GLONASS用于变形监测应用前景将会更加广阔的结论。     

基于河北省CORS的区域电离层模型精度分析

为提高区域电离层模型和导航定位服务的精度,利用河北省连续运行参考站系统（CORS） 6个基准站的GPS卫星观测数据进行区域电离层建模和接收机差分码偏差（DCB）估计,并引入中国科学院（CAS）发布的电离层产品内插得到的垂直总电子含量（VTEC）进行区域电离层模型精度验证。实验结果表明,估计的单日GPS卫星DCB与产品值精度相当,偏差控制在0.5 ns以内;河北省CORS站GPS系统接收机DCB稳定性较好,5 d的标准偏差均小于0.1 ns;利用河北省CORS建立的区域电离层TEC在地磁平静期与磁暴期均与CAS产品值具有较高的一致性,TEC偏差控制在2 TECU以内。河北省区域电离层模型能有效监测电离层TEC在不同地磁状态下的时空变化,提高区域导航定位服务水平。     

GPS＋GLONASS双星系统在石油勘探测量中的应用

本文主要介绍了GPS GLONASS组合系统在工程测量中的应用,对它的应用优势,其精确性、正确性、高效性和广泛性进行了探讨,根据各种作业方法的数据对比,对GPS GLONASS双星导航定位系统在黄土塬复杂地区的应用总结了一定的经验,采用该系统有效地解决单一GPS导航定位时卫星数不足的问题,提高了导航定位的速度、精度和可靠性,其优势将会在工程测量中得到更好的体现。     

GPS/GLONASS组合导航中的数据融合

针对GPS/GLONASS组合导航中的时间系统与坐标系统不统一问题,本文分析了GLONASS卫星的广播星历格式、简化受力模型和星历计算方法,并给出了GPS/GLONASS组合导航的数据融合模型。     

BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量性能对比分析

相比于单一卫星导航系统,多卫星导航系统组合具有显著增加可用卫星数目、改善卫星空间几何结构等优点,因而多卫星导航系统组合应用成为近年来关注的热点。在复杂观测条件下,利用BDS/GPS/GLONASS组合进行载体姿态测量具有单系统无法比拟的优势。首先阐述了BDS/GPS/GLONASS组合超短基线解算的双差模型以及姿态测量基本原理;然后分析了BDS/GPS/GLONASS组合多频单历元姿态测量性能。通过实测静态数据设置不同高度截止角进行分析表明:相比于单系统及双系统组合的姿态测量,BDS/GPS/GLONASS组合能够有效地提高姿态测量的精度、稳定性和可用性。当运动载体处于高楼、峡谷等受遮挡严重的复杂环境时,BDS/GPS/GLONASS组合单历元姿态测量更具有应用价值。     

BDS/GPS组合动态测量效果分析

随着北斗卫星导航定位系统(BDS)的日趋完善和成熟,基于BDS与GPS和GLONASS的多星座动态测量技术得到广泛应用,显著提升了困难区域的动态测量效率和精度。因此,本文探讨了BDS/GPS组合系统,介绍了BDS/GPS及后差分动态测量(PPK)基本原理及数据处理模型,而且通过在某大学进行的两组动态测量实验中,进行PPK处理得到BDS和GPS的单系统动态测量结果,以及BDS/GPS组合系统的动态测量结果,两组实验数据表明:BDS或GPS单系统与BDS/GPS组合系统相比,BDS/GPS组合系统的动态测量效果优于BDS或GPS任一单系统动态测量的效果,且测量结果更为可靠。