北斗三号全球系统空间信号精度评估分析

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。     

北斗卫星广播星历精度分析

讨论了BDS卫星广播星历精度分析方案,通过BDS卫星广播星历与IGS MGEX的GBM分析中心精密星历产品进行比较,统计分析连续一个月所有在轨健康BDS卫星的广播星历轨道及钟差的误差特性。结果表明：1）当前BDS卫星广播星历轨道误差的径向均方根误差在1 m以内,GEO类型卫星的轨道切向、法向精度在8 m以内,IGSO、MEO类型卫星的轨道切向、法向精度在4 m以内;2）BDS卫星钟差误差与轨道类型没有关系,其精度在10 ns左右;3）从空间信号测距误差（SISRE）角度分析,BDS卫星广播星历整体精度与BDS卫星轨道类型关系不明显,BDS卫星广播星历整体精度优于2 m。     

GLONASS卫星广播星历精度分析

讨论了对GLONASS卫星广播星历进行误差分析采取的方案;通过对GLONASS广播星历与IAC分析中心精密星历与钟差产品的比较,分析了连续两周所有健康GLONASS卫星的广播星历轨道及钟差的误差特性。分析结果表明：当前GLONASS广播星历轨道误差的径向均方根误差在1 m以内,切向均方根误差在6 m以内,法向均方根误差在4 m以内,GLONASS钟差误差均方根误差在15 ns以内;从空间信号测距误差(SISRE)分析, GLONASS卫星广播星历整体精度优于4.5 m。     

北斗卫星广播星历精度评估与单点定位优化模型

利用精密星历产品对BDS-2和BDS-3广播星历的精度进行系统评估,进一步比较分析不同BDS-2和BDS-3卫星星座组合对单点定位的影响,提出一种基于SISRE(signal in space range error)的单点定位加权优化模型.实验结果表明,BDS-2星座中MEO、IGSO和GEO卫星广播星历轨道误差的R...     

GPS新型卫星BlockⅡF广播星历误差分析

分析GPS新型卫星BlockⅡF广播星历的单天、短期轨道误差及钟差。结果表明,BlockⅡF卫星广播星历轨道精度在径向、切向、法向分别优于0.6m、1.2m、0.4m,其三维位置误差精度在1.0m左右,钟差精度优于4ns,明显优于BlockⅡA卫星。同时发现,广播星历钟差与空间信号测距误差呈很强的负相关,是影响广播星历精度的重要因子。从空间信号测距误差看,当前GPS广播星历整体精度达到1.8m左右。     

基于长期数据的北斗广播星历精度评估

介绍了广播星历精度评估的基本原理和方法,并利用2013-01~2015-04共28个月的广播星历数据,分析比较了北斗不同类型卫星的轨道精度、钟差精度及整体精度的短期和长期变化趋势。结果表明,GEO卫星广播星历的轨道精度约为1.8 m,钟差精度优于6 ns;IGSO和MEO广播星历的轨道精度优于1.2 m,钟差精度优于4 ns,整体上优于GEO卫星。从长期变化趋势来看,北斗广播星历的精度有逐渐提高的趋势。     

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。     

GNSS广播星历精度评定与对比

以gbm精密星历和钟差作为参考真值,对GPS、BDS、Galileo以及GLONASS四大系统2017-02-01~02-28的广播星历、钟差以及卫星空间测距误差（SISRE）的精度进行对比分析。结果表明,GPS轨道径向、切向、法向的精度为1 m、0.4 m、0.8 m左右,钟差约为2 ns,卫星信号测距误差（SISRE）约0.4 m;BDS不同类型卫星表现出很大差异;Galileo卫星的径向、切向、法向的精度为0.3 m、0.3 m、0.2 m,钟差约3 ns,SISRE约1 m;GLONASS卫星的径向、切向、法向精度为0.4 m、1.0 m、0.4 m,钟差约7 ns,SISRE约2 m。     

Galileo广播星历评估及其对定位精度的影响

分析现阶段伽利略空间信号的精度,并评估伽利略广播星历及其对单点定位的影响。统计30 d健康卫星广播星历,结果表明,FOC和IOV两种类型的广播星历卫星轨道误差优于0.8 m,并且径向误差最小,法向误差次之,切向误差最大;伽利略卫星的钟差误差精度达到1.0 ns;从空间信号测距误差对伽利略卫星进行整体分析,广播星历精度优于1.0 m,FOC与IOV卫星精度相当;用广播星历进行事后单点定位的精度可以达到dm级。     

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。     

顾及星历数据龄期的北斗IGSO、MEO卫星空间信号精度分析

利用2013~2015年广播星历数据分析北斗系统3类卫星广播星历中星历数据龄期的特性,并针对北斗系统IGSO卫星和MEO卫星数据龄期分布特性,分析不同数据龄期条件下的两类卫星空间信号精度。结果表明,卫星数据龄期具有周期性,并和卫星所处轨道面具有一致性。对于IGSO卫星,平均数据龄期在1.7 h左右,最大数据龄期可以达到7 h。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异最大可以达到0.5 m。对于MEO卫星,平均数据龄期在11 h左右,最大数据龄期可以达到2 d甚至以上。仅考虑轨道情况下,不同数据龄期条件下空间信号精度差异IGSO卫星最大达到0.9 m。IGSO卫星2013~2015年平均URE分别为0.81 m、0.84 m、1.11 m;MEO卫星2013~2015年平均URE分别为0.84 m、0.82 m、1.04 m。     

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。     

Galileo空间信号误差和标准定位性能初步分析

具体分析导航定位精度各类影响因素的大小,进而评估Galileo定位性能,为Galileo导航定位用户和系统下一步建设提供参考。以精密轨道和钟差产品作为参考,分析广播星历轨道精度钟差精度,并统计分析两者对用户定位的综合影响,即空间信号误差（URE）的大小。结果显示,轨道误差的均方根误差切向在2 m以内、法向在1 m以内、径向优于0.5 m,钟差均方根在3 ns以内,URE(1 σ)约为0.82 m。仿真分析全球Galileo卫星的可见性及位置精度衰减因子（DOP）值的大小,并采用实测数据对用户环境设备误差（UEE）的主要成分进行分析和统计。分析评估Galileo系统的标准定位性能,在全球范围内标准三维定位精度（1 σ）为3.8～6.4 m。     

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。     

不同光压模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性分析

为分析不同光压模型在北斗卫星处于不同姿态控制模式下的定轨性能,从轨道内、外符合精度等方面分析ECOM 5参数模型、Box-Wing+ECOM 5参数模型和拓展版ECOM模型对北斗IGSO与MEO卫星定轨的适用性。结果显示,卫星处于非地影期时,BDS-2卫星使用ECOM 5参数模型时内、外符合精度最优,而BDS-3 MEO卫星使用Box-Wing+ECOM 5参数模型与拓展版ECOM模型时的轨道精度要略优于ECOM 5参数模型,3者内符合精度差异小于1 cm;卫星处于地影期时,BDS-2与BDS-3 MEO卫星使用拓展版ECOM模型精度最高,与其他光压模型相比,其轨道切向与法向内符合精度提升约20%~70%;对于BDS-3 IGSO卫星,由于观测数较少,导致其轨道精度要远低于其他北斗卫星,但综合来看,ECOM 5参数模型表现略优。     

基于SSR信息的GPS实时精密单点定位性能分析

连续接收10 d CNES实时播发的以状态空间表示的数据流信息,数据流的完整性可达91.769%;结合卫星广播星历实时恢复精密卫星轨道与钟差得出,CNES播发的实时数据流轨道三维位置精度优于4.5 cm,钟差精度优于0.09 ns。用得到的卫星轨道和钟差对10个IGS测站10 d观测数据进行精密单点定位解算,得出基于SSR信息的RTPPP可以实现23 min收敛到10 cm精度的定位性能,单天解三维点位精度优于3 cm。     

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3 d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。
     

北斗GEO卫星钟差频间偏差变化特性分析

解算北斗二号区域导航系统(BDS-2)、北斗三号全球导航系统(BDS-3) GEO卫星钟差频间偏差(inter-frequency clock bias, IFCB),对比分析其变化特性。结果表明,BDS-2 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB具有明显的时变性与周期性,BDS-3 GEO卫星对应的相位和伪距IFCB时变性不明显。分析BDS-2单日IFCB的周期变化特性,并采用分析得到的周期构建IFCB模型化函数。应用多项式和基于谐波函数的混合函数分别对IFCB进行模型化处理,模型化结果表明：4阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 6 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.131 3 m; 8阶谐波函数对应的混合函数模型化精度在相位IFCB拟合中的平均RMS优于0.003 4 m,伪距IFCB对应的RMS优于0.123 8 m。当采用多项式进行IFCB模型化时,相应精度随多项式阶次的增加而提高,但仍然劣于基于谐波函数的混合函数。当用常数代替BDS-3相位IFCB结果时,平均拟合RMS优于0.000 5 m;当用常数代替伪距IFCB结果时,平均拟合...     

基于SDP4模型的BDS卫星轨道预报精度

结合两行轨道根数(TLE)星历与SDP4模型预报BDS IGSO、GEO与MEO卫星30 d轨道,并采用GFZ事后精密星历评估轨道预报误差。将所得轨道预报误差与广播星历、历书的轨道预报误差进行对比,结果表明,本文方法轨道预报精度显著优于广播星历与历书。     

星载单频GPS实时精密定轨模型研究

采用星载单频GPS伪距和相位观测数据，构建单频伪距相位无电离层组合(GRAPHIC)消除电离层延迟误差的影响，同时建立伪模糊度参数随机模型，吸收广播星历中的轨道和钟差误差。对国内外8颗低轨卫星星载GPS实测数据进行单频实时定轨模拟解算，结果表明，使用GRAPHIC组合作为主要观测值，实时定轨位置精度达到0.44~0.55 m，速度精度达到0.37~0.63 mm/s，相比于传统的基于双频伪距观测值的实时定轨方式，定轨精度提升40%左右。根据本文星载单频GPS定轨模型和算法，仅使用低成本的单频GPS观测即可以实现低轨卫星高精度实时定轨。