GLONASS卫星轨道积分算法分析

推导了利用四阶龙格-库塔方法对GLONASS卫星运动方程进行轨道积分的计算公式，根据实际数据处理结果对积分区间、积分步长作了一定分析，在对定步长积分方法和变步长积分方法分别进行介绍的基础上，对两者的结果作了比较。     

GPS/GLONASS组合单点定位及精度分析

介绍了基于广播星历的GPS/GLONASS组合导航单点定位的数学模型,分析了组合导航的技术难点。在GPS伪距法单点定位的基础上进行组合导航定位,其中GLONASS卫星坐标运用四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)数值积分方法求得,利用一种新的不需要进行轨道拟合的编程方法来进行计算。以IGS跟踪站提供的观测数据为例,分别采用GPS、GLO-NASS和GPS/GLONASS三种方式组合进行伪距法单点定位,同时比较分析了不同权重选择对组合定位精度的影响。     

Cowell预测校正积分在GLONASS接收机中的应用

GLONASS卫星位置解算是GLONASS接收机定位解算的重要步骤,要求算法的精度高、运算量小、稳定性好。介绍了一种求解GLONASS导航卫星位置的新方法——基于Cowell预测校正积分的GLONASS卫星位置计算方法。采用实际数据对该算法和四阶龙格-库塔算法进行了对比验证。结果表明,该方法是一种高效的GLONASS卫星位置解算方法,其稳定度优于四阶龙格-库塔算法,且计算量小。     

多系统GNSS卫星轨道快速积分方法

快速高效且高精度的轨道数值积分算法是多系统GNSS卫星联合快速精密定轨的重要基础。本文从自适应变换Admas积分步长和多卫星同步积分两方面研究了多系统GNSS卫星轨道快速积分方法。为了验证该方法的精度和效率,利用武汉大学(WHU)与欧洲定轨中心(CODE)发布的事后精密星历进行轨道动力学拟合。试验结果表明:GPS/GLONASS/BDS/Galileo 4个系统卫星平均三维RMS均优于20mm;在不损失传统方法精度的前提下,单颗卫星平均积分与拟合耗时仅需0.09s,较传统逐颗卫星固定步长积分算法提升了14倍,并且随着卫星数的增加,效率提升越明显。     

配置法在卫星轨道积分中的应用

介绍了配置法的基本原理和计算方法,探讨了其在卫星轨道积分中的应用。分析了不同的积分步长与方法阶数对积分精度的影响,并确定了适宜的积分步长与方法阶数(与Bernese软件的缺省值一致)。此外,通过与用传统数值积分方法设计的联合积分器计算结果进行比较,得出了配置法的一些优点:可以取较大的积分步长;配置法直接给出的是各个积分区间的多项式系数,用户无需进行内插和拟合即可方便地得到任意时刻的卫星位置和速度。     

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。     

12阶Runge-kutta 2次算法的卫星轨道积分研究

研究了12阶Runge-kutta 2次算法由加速度直接积分位置得到卫星轨道,并将其应用于人造卫星轨道积分。实验结果表明,与传统单步法、同阶多步法相比,12阶Runge-kutta 2次算法在积分精度和稳定性方面具有明显的优势,但相同步长下较其他方法计算耗时多,运算复杂。综合考虑,可以利用其积分误差随步长增加而维持稳定的特点,通过适当增加步长降低计算耗时,满足高轨卫星轨道预报与精密定轨的应用需求。     

GPS和GLONASS卫星星座现状及其发展

本文介绍了GPS和GLONASS系统空间卫星星座的现状及发展,对比性地分析了两种卫星导航定位系统的备用卫星发射政策,并给出了卫星在轨道面上的空间分布及可使用情况,供卫星导航定位领域中的用户在实际工作中参考。     

抗差方差分量估计在GPS/GLONASS组合导航中的应用

运用GPS/GLONASS组合导航时,由于卫星系统的测距精度不同,需要在组合解算中采用方差分量估计进行合理定权和平差计算。但是,当GPS和GLONASS观测值中含有粗差时,若采用最小二乘方差分量估计则无法抵抗粗差的影响,从而降低平差结果的精度和可靠性。为了提高GPS/GLONASS组合解算的抗差性,本文引入了基于IGGⅢ等价权函数的抗差估计方法,经过对GPS/GLONASS实测数据的计算和分析,证明这是一种可行的和有效的方法。     

GLONASS广播历书轨道计算方法研究

GLONASS与GPS观测数据联合处理引起了许多GPS用户的广泛关注,本文在简单介绍GLONASS系统的基础上,阐述了常用的广播历书轨道积分模型。并担子同一种积分方法,该方法具有编程简单,运算速度快等优点。     

高斯-勒让德积分公式的加速算法研究

高斯-勒让德积分公式的优点是用较少节点数得到高精度的计算结果,但当积分区间较大时,积分精度并不理想。在一般高斯-勒让德积分公式和变步长高斯积分公式讨论基础上,提出精度更好收敛更快的求积公式并验证计算效果更好。     

四种改进积分法的低空扰动引力计算

针对Stokes积分方法计算扰动引力中计算点从空中趋近地面时存在积分奇异和不连续的问题,该文提出了去中央奇异点法、奇异点积分值修正法、中央格网加密算法和改进积分式法4种改进Stokes积分的计算公式,并进行了实验计算。计算结果表明:近地空间范围内,4种改进算法都能在一定程度上改进原始积分的奇异性问题;相同条件下,奇异点积分值修正法和改进积分式法计算精度最高,适宜于低空计算;改进积分式法通过理论推导,得到了从球外部到球面统一、连续且无奇异的改进Stokes积分公式,理论严谨。     

Performance analysis of integrated GPS/GLONASS carrier phase-based positioning

Due to the different signal frequencies for the GLONASS satellites, the commonly-used double-differencing procedure for carrier phase data processing can not be implemented in its straightforward form, as in the case of GPS. In this paper a novel data processing strategy, involving a three-step procedure, for integrated GPS/GLONASS positioning is proposed. The first is pseudo-range-based positioning, that uses double-differenced (DD) GPS pseudo-range and single-differenced (SD) GLONASS pseudo-range measurements to derive the initial position and receiver clock bias. The second is forming DD measurements (expressed in cycles) in order to estimate the ambiguities, by using the receiver clock bias estimated in the above step. The third is to form DD measurements (expressed in metric units) with the unknown SD integer ambiguity for the GLONASS reference satellite as the only parameter (which is constant before a cycle slip occurs for this satellite). A real-time stochastic model estimated by residual series over previous epochs is proposed for integrated GPS/GLONASS carrier phase and pseudo-range data processing. Other associated issues, such as cycle slip detection, validation criteria and adaptive procedure(s) for ambiguity resolution, is also discussed. The performance of this data processing strategy will be demonstrated through case study examples of rapid static positioning and kinematic positioning. From four experiments carried out to date, the results indicate that rapid static positioning requires 1 minute of single frequency GPS/GLONASS data for 100% positioning success rate. The single epoch positioning solution for kinematic positioning can achieve 94.6% success rate over short baselines (<6 km).     

PERFORMANCE ANALYSIS OF INTEGRATED GPS/GLONASS CARRIER PHASE-BASED POSITIONING

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅａｌ＿ｔｉｍｅｋｉｎｅｍａｔｉｃＧＰＳｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｐｌａｙｉｎｇａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒｏｌｅｉｎｂｏｔｈｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ,ａｎｄｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｏｌｆｏｒｐｒｅｃｉｓｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｃｏｒｒｅｃｔａｍｂｉｇｕｉｔｙｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｅｐｅｎｄｓｏｎｏｂｓｅｒｖａ ｔｉｏｎｓｕｐｏｎａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅ…     

GLONASS卫星SNR信号的雪深探测

利用GNSS-MR(Global Navigation Satellite System Multipath Reflectometry)技术反演积雪深度是近年来一种新兴的卫星遥感技术。目前大多数研究仅使用GPS(Global Position System)数据限制了该技术的发展,为了扩展GNSS-MR算法的应用,介绍了基于GNSS-MR算法的雪深反演模型。首先,通过多项式拟合分解GLONASS观测数据获取高精度的信噪比残差序列;然后,利用Lomb-Scargle谱分析法对其进行频谱分析可解算雪深值。选取IGS中心的YEL2站2015年11月到2016年6月共243天的GLONASS卫星L1波段反射信号的SNR数据进行实例分析,并以美国国家气象数据中心提供的加拿大Y-H (Yellowknife Henderson)气象站的实测雪深数据为真值,将反演雪深与实测雪深进行对比验证。所得实验结果如下:(1)与GPS卫星的反演值相比,基于GLONASS-MR(GLONASS Multipath Reflectometry)技术反演积雪深度的精度同样能达到厘米级,RMSE仅3.3 cm,反演值与实测值的空间分布趋势一致且相关性较强,其相关系数R2高达0.969;(2)不同的积雪深度对信噪比的振幅频率与垂直反射距离具有直接影响;(3)对同一卫星而言,信噪比的频谱振幅强度峰值与其对应的反演值存在线性相关;(4)在相同条件下,采用多颗GLONASS卫星数据比单颗GLONASS卫星数据反演雪深的效果明显更优。基于反演的高时间分辨率产品,分析该地区雪深日变化的情况,实验结果表明基于陆基CORS站的GLONASS-MR技术在用于实时、连续的雪深变化监测方面具有良好的潜力和可行性。     

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.      

BDS/GPS/GLONASS RTK定位算法研究

实现了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK定位算法,介绍了BDS/GPS/GLONASS三系统组合RTK数学模型,解决了多模融合导航定位时空基准统一问题,并针对附加模糊度参数的卡尔曼滤波函数模型,提出了一种确定实时动态定位中卡尔曼滤波参数的方法。编制了BDS/GPS/GLONASS RTK定位程序,并对28 m超短基线及31 km短基线实测数据进行了解算。对比分析了BDS、GPS、GLONASS、BDS/GPS、BDS/GLONASS、GPS/GLONASS、BDS/GPS/GLONASS七种模式下的定位结果。     

单站多参数GLONASS码频间偏差估计及其对组合精密单点定位的影响

在分析传统GPS/GLONASS组合PPP数学模型中忽略GLONASS码IFB不足的基础上,提出一种基于"多参数"的组合PPP与码IFB估计算法。将"频间偏差"与"系统时差"参数进行合并,通过引入多个独立的"时频偏差"参数对组合PPP中的GLONASS码IFB进行函数模型补偿,同时可实现基于单个测站观测数据的码IFB精确估计。对配备6种GNSS品牌接收机的30个IGS站实测数据进行GLONASS码IFB估计与分析。结果表明:各品牌接收机不同频率通道的GLONASS码IFB可达数米,且表现出与频率的明显相关性,但难以通过简单函数建模为其提供精确的先验改正值;相同品牌接收机的GLONASS码IFB整体上具有相似的特性,而在个别测站会表现出异常特征;即使接收机类型、固件版本及天线类型完全相同的测站,GLONASS码IFB值也可能存在显著差异。新算法能实现对GLONASS码IFB的有效补偿,明显加快组合PPP的收敛速度。虽然引入多个附加参数会导致函数模型自由度减小,但对定位精度的影响有限,与传统"单参数"法进行组合PPP的定位精度相当。