TGD改正对BDS-3新频点单点定位的影响分析

为探究BDS-3单、双频SPP TGD改正对定位的影响,选取10个MGEX测站连续30 d的观测数据进行SPP实验。结果表明,BDS-3 DCB产品在1个月内的日解值稳定,未出现明显跳变,月稳定性优于0.2 ns。TGD参数与DCB产品的符合度较高,大部分卫星差异优于2 ns。单、双频SPP经TGD校正后水平和高程方向上的精度均大幅提升,其中单频SPP提升率为17%～70%,双频SPP提升率为66%～90%,可见硬件延迟偏差对单点定位的影响较大,在定位解算中不可忽视。     

BDS-3精密单点定位性能比较分析

基于西安测绘研究所发布的BDS-3精密轨道和钟差产品,研究B1C-B2a双频组合的卫星端差分码偏差（DCB）改正模型,并分析中国科学院发布的DCB产品的稳定性。采用10个MGEX测站7 d的观测数据,对非差非组合和无电离层组合模型下的B1I-B3I、B1C-B2a两种双频组合的BDS-3精密单点定位精度进行对比分析。结果表明,BDS-3静态定位精度水平方向优于2.0 cm,高程方向优于2.5 cm,收敛时间在31 min左右;模拟动态定位精度水平方向优于3.4 cm ,高程方向优于4.1 cm,收敛时间在60 min左右;B1I-B3I、B1C-B2a两种双频组合定位精度相当且收敛时间较为接近,二者都可用于北斗精密单点定位。     

BDS-2和BDS-3卫星伪距多路径偏差特性比较

通过分析2016-07-01 JFNG测站BDS-2卫星伪距多路径组合（MP组合）的特征,证实BDS-2卫星的伪距观测值存在与卫星高度角有关的伪距多路径偏差,且该偏差与卫星类型和信号频率有关。利用SGG0站2017-07-10~07-20的数据计算BDS-3卫星的MP序列,通过三次多项式拟合建立每一颗卫星在各个频率上的高度角模型发现,对应的系数接近0,说明BDS-3卫星伪距观测值几乎不存在伪距多路径偏差。     

顾及OSB改正的BDS-3新频点精密单点定位精度分析

基于武汉大学发布的BDS-2/3观测量偏差(OSB)改正产品,采用国内8个iGMAS测站1个月的观测数据,分析OSB改正前后对B1I/B3I旧频点及B1C/B2a新频点2种组合模式下BDS-2/3伪距单点定位(SPP)和精密单点定位(PPP)精度的影响。结果表明,B1I、B3I、B1C和B2a的OSB年均值为-80～70 ns,各频点OSB年稳定性分别为3.41 ns、5.87 ns、2.04 ns和2.32 ns。在BDS-2/3伪距单点定位方面,改正后B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于2.53 m, B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.84 m,二者精度提升均不明显。在BDS-2/3精密单点定位方面,B1I/B3I组合的3D方向定位精度优于7.7 cm,提升约20.6%,收敛时间约为38 min,提升约7.3%;B1C/B2a组合的3D方向定位精度优于3.7 cm,提升约11.9%,收敛时间约为36 min,提升约16.3%。     

顾及ISB参数的BDS-2/BDS-3精密单点定位性能分析

对北斗二号(BDS-2)B1I/B3I信号与北斗三号(BDS-3)B1I/B3I、B1C/B2a信号系统间偏差ISB参数的特性进行分析,分别使用B1I/B3I和B1C/B2a信号进行BDS-2/BDS-3静态和动态精密单点定位(PPP)性能评估。实验结果表明,BDS-2与BDS-3 B1C/B2a信号之间的ISB参数大于B1I/B3I信号,且均具有较好的天内和天间稳定性;与单BDS-2相比,BDS-2与BDS-3组合可显著提升静态和动态PPP的性能,收敛时间缩短51.9%以上,定位精度提升46.1%以上;与B1I/B3I信号相比,BDS-3 B1C/B2a信号参与PPP解算后收敛时间有所缩短;估计ISB参数后,BDS-2/BDS-3静态和动态PPP收敛时间分别缩短8.8%和12.6%,定位精度均提升7.1%。     

一种差分码偏差估计的简化模型及其评估分析

提出一种差分码偏差估计的简化模型,将测站方向上各穿刺点的VTEC简化为一个参数,分时段进行直接估计。为验证该方法的有效性,采用球谐函数建模和基于GIM的估计方法进行比较分析。选用2016-01近200个IGS测站的GPS+GLONASS数据进行实验,并采用CODE提供的产品进行验证。结果表明,对于GPS(GLONASS)卫星DCB,该方法与其他2种方法估计的结果比较接近,与CODE产品相比平均偏差和标准差分别为-0.3～0.5 ns(GPS)、1.3～0.7 ns(GLONASS)和0.05~0.20 ns(GPS)、0.14~1.10 ns(GLONASS);对于接收机DCB,3种方法与CODE产品的平均偏差分别为-0.6～0.7 ns(GPS)和-1.5～1.5 ns(GLONASS)。实验结果验证了差分码偏差估计简化模型的有效性。     

非组合PPP算法估计天顶对流层延迟及精度分析

为提高天顶对流层延迟的估计精度和可靠性,利用非组合精密单点定位(UPPP)模型估计了WUHN和BJFS站的天顶对流层延迟,将结果与传统的精密单点定位(PPP)模型的计算结果进行对比,结果表明:UPPP计算的天顶对流层延迟的内符合精度为2.75 mm,偏差为0.19 mm,该结果与IGS产品一致,外符合精度分别为8.58 mm,6.51 mm;以IGS的高精度对流层产品为真值,传统PPP模型和非组合PPP模型估计ZTD的精度(STD)分别为7.7 mm和5.9 mm;UPPP方法不仅在精度上和传统PPP方法保持相当甚至更高的精度,而且它还提供电离层产品以减弱噪声影响,提高数据利用率。     

多路径误差对BDS-3变形监测精度的影响

为定量分析BDS-3观测值多路径误差对变形监测精度的影响,选取包含7个站点的某水利工程2022年共128 d的BDS-3监测数据,对监测站点周围树木裁剪树枝前后BDS-3观测值多路径误差、变形监测精度及二者的相关性进行研究。结果表明：1)多路径误差与BDS-3变形监测精度间存在强相关性,与其平面和高程精度的相关系数分别大于0.93和0.81;2)监测站点周围树枝裁剪后,使用B1I和B3I观测值的平均多路径误差从0.676 m、0.426 m降低至0.329 m、0.230 m,N、E、U方向的平均监测精度分别达0.9 mm、0.8 mm、1.7 mm和1.1 mm、1.0 mm、2.2 mm,较裁剪树枝前分别提高63%、69%、58%和52%、61%、48%;3)改变周围观测环境削弱多路径误差的影响后,使用B1I观测值的精度优于使用B3I观测值的精度,因此在BDS-3短基线变形监测的应用中推荐使用B1I观测值。     

北斗系统PPP定位精度及收敛速度分析

选取MGEX亚太区域12个测站1周的观测数据,分析比较BDS-2和BDS-2+3的动态PPP性能。结果表明,加入BDS-3能显著提升动态PPP的收敛速度和定位精度,但由于目前BDS-3精密轨道和钟差产品中的卫星数目有限,收敛速度仍比GPS慢。     

MGEX北斗差分码偏差产品质量分析

对MGEX发布的北斗差分码偏差（differential code biases, DCB）产品的精度与稳定性进行质量分析,比较其日解产品与周解产品,并利用交叠式Allan方差初步计算分析北斗差分码偏差的随机误差特性。结果表明,北斗系统IGSO卫星DCB产品精度与稳定性最优,MEO次之,GEO最差。3种产品中,DCBB2B3的精度与稳定性最优,DCBB1B2次之,DCBB1B3最差。实验分析得出,北斗系统DCB随机误差组合主要为WN+GM,DCBB1B2、DCBB1B3与DCBB2B3的高斯白噪声分别为0.16 ns、0.15 ns、0.09 ns;一阶马尔可夫过程噪声分别为0.093 ns/d、0.049 ns/d、0.058 ns/d,相关时间分别为42.63 d、85.79 d、42.63 d。     

极地地区北斗三号单点定位精度分析

为分析BDS-3在极地地区的定位精度,选取两极地区10个MGEX站连续7 d的观测数据进行SPP和PPP实验。结果表明,BDS-3在两极地区可见卫星数及PDOP基本一致,平均可见卫星数约为9颗,PDOP约为2.3。BDS-3各频点间定位精度相差不大,南极地区SPP定位精度略优于北极,特别是U方向。北极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和5 m,南极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和2 m。BDS-3在两极地区PPP定位精度相当,与GPS定位精度基本一致,各频点组合定位精度在E、N、U方向均优于2 cm。     

GNSS多系统组合PPP解算方法与成果分析

研究GPS、GLONASS和BDS三系统组合精密单点定位（PPP）,包括函数模型、对流层延迟参数和差分码偏差(DCB)参数的解算方法。利用C++语言编制3系统组合PPP程序,分析MEGX网12个连续跟踪站1周观测数据,结果表明,无电离层组合模型和非组合模型的收敛速度和定位精度相当,同一测站在不同时间的收敛速度无明显差异,但非组合模型采用先验电离层信息约束可提高定位的收敛速度。多系统组合定位能改善PDOP值,提高收敛速度和定位精度;3系统组合PPP的水平坐标精度约3 cm,高程精度约5 cm,优于3个系统单独定位或2个系统组合定位的精度;当卫星遮挡较大时,多系统PPP结果较单系统更为稳定。     

BDS-3多频PPP模型性能分析

为验证BDS-3新三频PPP模型的定位性能,在原始观测方程的基础上推导新三频PPP模型,并重新推导模型中的伪距偏差改正。利用14个MGEX测站观测到的数据对3种三频PPP模型及2种传统双频非差非组合模型的静态和动态定位性能进行比较分析。结果表明,新三频PPP模型在收敛时间和定位精度上均有所提升,其中TDF模型的提升效果最好。     

基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差

针对目前实时精密单点定位中,GPS卫星实时钟差服务所存在的精度问题,提出了一种基于IGU轨道的实时钟差估计方法。该方法基于IGU轨道,采用全球参考站非差载波相位观测值,进行实时钟差估计。数值结果表明：实时估计的卫星钟差与IGS最终产品的偏差大部分小于0.3 ns,平均优于0.2 ns;采用估计所得的实时钟差进行PPP静态定位,其精度可达1~2 cm,同时也可得到毫米级精度的天顶对流层延迟。     

基于PPP技术的伪距多路径效应分析

从3个方面研究了河北省CORS系统各参考站的伪距多路径效应:1)比较了不同截止高度角条件下（5°、15°和25°）的伪距多路径效应,分析了多路径效应与高度角之间的关系;2)以若干个受多路径影响较为严重的参考站为例,基于其多路径效应的天空分布图（skyplot）分析了不同方位、不同高度角卫星观测值的多路径大小,同时对相应测站环境进行考察,验证了多路径效应的环境影响因素;3)利用PPP技术分别处理了受多路径影响最强和最弱的两参考站：永清和安新站同一天的观测数据,考察了多路径效应对PPP位置估值的收敛时间和收敛稳定性的影响。     

BDS全球定位服务能力及天顶对流层延迟估计性能评估

基于自行解算的GPS/BDS精密轨道和钟差产品,选取全球均匀分布的9个MGEX观测站1周的观测数据,使用GAMP软件进行BDS静态精密单点定位（PPP）解算,以评估BDS全星座的全球定位服务能力及天顶对流层延迟（ZTD）的估计性能。实验结果表明,BDS静态PPP解算收敛后水平方向精度优于1 cm,高程方向精度在1 cm左右,定位精度已与GPS相当;其天顶对流层估计精度优于1 cm,与GPS PPP解算的ZTD误差的RMS值相差在1 mm以内。总体来说,BDS全星座已具备与GPS相当的全球定位服务能力和ZTD反演性能。     

BDS/GNSS精密单点定位性能分析

首先采用国际上通用的德国地学中心（GFZ）与武汉大学（WHU）精密产品,对GNSS精密卫星轨道和精密钟差产品精度进行初步评估;然后基于WHU精密轨道和钟差产品对18个分布于东半球的MGEX地面站进行多系统定位测试,同时也对BDS的B1I/B3I与B1C/B2a两组新、旧频点的精密单点定位性能进行对比分析。结果表明：1）四大导航系统（GPS、GLONASS、BDS、Galileo）的卫星轨道产品精度均在cm级,精密钟差内符合精度均优于0.1 ns,北斗三号（BDS-3）卫星钟精度相比北斗二号（BDS-2）有显著提升。2）亚太地区BDS的定位精度优于其他3个系统;在其他地区,GPS定位精度最优（与Galileo基本相当）,优于BDS和GLONASS的定位结果。3）BDS PPP平均收敛时间静态模式约为50.33 min、动态模式约为77.83 min,收敛速度略低于GPS、Galileo,优于GLONASS。4）B1C/B2a与B1I/B3I双频消电离层组合PPP定位性能基本相当。     

地基GNSS区域电离层延迟实时格网算法研究

采用中国区域陆态网络跟踪站的GNSS数据,利用载波相位平滑后的组合伪距观测值提取电离层延迟,扣除由CODE产品确定的卫星硬件延迟,利用半变异函数确定VTEC的空间相关性以及由经验值确定的时间相关性,建立VTEC和接收机DCB的随机模型,实现区域电离层实时格网建模。结果表明,模型99.7%的残差分布在1 m以内,内符合精度约0.3 m。以IGS电离层GIM为参考,格网点VTEC周日变化特征与之符合较好。接收机硬件延迟比较稳定,日变化量在1.5 ns以内;利用IGS卫星硬件延迟和球谐系数,从原始观测信息中分离出区域测站接收机硬件延迟,以此为参考,周日均值较差在2 ns以内。     

北斗三号新信号中长基线RTK定位研究

针对北斗三号MEO卫星和IGSO卫星新增加的B1C和B2a信号中长基线RTK定位精度仍未确定的问题,利用4组中长基线实测数据对BDS-3新信号、BDS-3的B1I、B3I信号和GPS的 L1、L2信号进行数据质量分析和中长基线双频RTK定位研究。结果表明,在数据质量方面,BDS-3的可视卫星数和PDOP值优于GPS,BDS-3新信号的信噪比和多路径误差与BDS-3的B1I、B3I信号和GPS的L1、L2信号相当;在中长基线RTK定位方面,BDS-3新信号B1C+B2a组合的模糊度首次固定时间优于BDS-3的B1I+B3I组合,BDS-3新信号B1C+B2a组合的定位精度略优于BDS-3的B1I+B3I组合和GPS的L1+L2组合,可为用户提供cm级定位精度。     

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。