一种基于伪逆平差理论的导航星座整网定轨方法

针对分布式单星自主定轨存在的次优解及滤波易发散等问题,结合整网伪逆平差理论和航天器轨道动力学定轨理论,提出一种导航星座整网自主定轨方法。讨论卫星网与大地自由网平差方法的区别,结合伪逆平差和卫星动力学定轨方法,建立导航星座整网自主定轨方法,并给出整网定轨基本流程,最后以典型Walker星座为例进行整网自主定轨仿真验证。结果表明,在初始位置误差1 m、星间测量噪声0.1 m、不考虑钟差的条件下,星座自主运行5 d,每颗卫星的定轨误差均小于0.8 m,星座平均定轨误差小于0.5 m,验证了该方法的有效性。     

一种改进的平方根滤波在卫星钟差实时解算中的应用

目前普遍采用卡尔曼滤波方法来实现非差法卫星钟差的实时解算。平方根滤波可以增强数值计算的稳定性,避免滤波发散,但矩阵的求逆会耗费较长的计算时间;序贯算法可以避免对矩阵直接求逆,能提升计算效率。综合两种算法的优点,提出一种基于序贯算法的平方根滤波器,并应用于卫星钟差的实时解算,得到的卫星钟差精度优于0.2 ns,且计算时长缩短40%。     

BDS卫星天线相位中心改正模型比较

介绍北斗二代卫星系统(BDS)3种卫星天线相位中心改正模型,分析对比不同模型对精密定轨、卫星钟差以及精密定位的影响。结果表明,ESA/ESOC的BDS卫星天线相位中心改正模型在精密定轨、卫星钟差和精密定位方面均优于其他模型结果,建议在北斗高精度数据处理中采用。     

多模GNSS非差精密定轨快速数据处理方法

针对IGS、MGEX和iGMAS的超大观测网数据,提出一种多模GNSS非差精密定轨的快速数据处理方法,分析超快速轨道产品的精度以及数据处理耗时。结果表明,4系统超快速轨道产品的数据处理效率得到明显提高。由于解算时间缩短,给数据准备和下载提供了充足的时间,全天的观测数据能够全部参与定轨解算,各系统的定轨精度均有不同程度的提高。     

GPS卫星钟差高精度模型化及在精密单点定位中的应用

采用多项式和结合周期项的混合函数模型进行GPS卫星钟差高精度模型化与精度分析。结果表明,周期项对于卫星钟差模型化精度的提高具有重要作用。对于Rb 钟卫星,Block ⅡF卫星钟差模型化精度0.03 m（约0.1 ns）左右,Block ⅡR和Block ⅡR-M卫星钟差模型化精度0.05 m（约0.2 ns）左右,而Cs钟卫星钟差模型化精度则低一个数量级。采用精密单点定位进行模型化结果分析得到,混合模型化钟差参与解算的定位结果精度可达cm级,收敛时间约为4 h。以上表明,简单的模型化参数可在一定程度上代替繁琐的序列钟差,实现简化GPS卫星钟差服务模式。     

基于非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法比较

研究了非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法,评价了分别利用两类观测模型估钟的特点。通过实际算例分析了两种观测模型估钟的处理速度与精度。计算结果表明：基于非差观测模型估计卫星钟差精度高、观测信息没有损失、可靠性高、可以实现模糊度固定,但由于未知参数多,解算速度较慢,且需要经过一段时间的收敛才能达到所需精度;而历元差分模型估计卫星钟差待求参数较少,计算效率高,且不存在收敛过程,但估钟精度比非差模型估钟收敛后的精度略低,且得不到钟差初值,需从导航电文中提取或通过其他方式获取,不过由此引起的系统性偏差,在定位时可被模糊度和接收机钟差吸收,不影响最终的定位结果。     

基于TIN网的全球选站研究及精密定轨应用

基于不规则三角网（TIN）拓扑关系选站方法,研究卫星精密定轨的精度、效率及测站饱和点的关系。实验表明,在全球布网的条件下,70个跟踪站可完成优于3 cm的精密定轨,且解算效率相比140个跟踪站提升2倍;跟踪站数达到90,精度提升放缓。     

一种基于OpenMP的高效GPS卫星钟差实时估计方法

提出基于单观测值的Kalman滤波快速计算方法,并引入共享存储并行编程（OpenMP）技术实现协方差快速更新,从而实现非差GPS卫星钟差的快速实时计算。均匀选取55个IGS参考站,计算2017-03-20~03-30采样率为60 s的卫星钟差。与IGS事后30 s钟差相比,两者具有很好的一致性,RMS互差优于0.5 ns。选取未参与钟差解算的10个IGS参考站进行精密单点定位,结果表明,实时静态PPP水平方向精度优于2 cm,高程方向精度为2~4 cm;实时动态PPP水平方向精度为2～4 cm,高程方向精度为4～6 cm,能够满足实时PPP的精度要求。该方法在主频1.2 GHz服务器上8线程并行模式下单历元耗时4 s,相比串行模式效率提升1/3。     

高精度公共参数对轨道精度的影响分析

受BDS-2、GLONASS、Galileo卫星跟踪站在全球范围内数量少且分布不均匀的影响，在BDS-2、GLONASS、Galileo定轨过程中需要联合GPS解算高精度公共参数，以提高轨道精度。为优化联合定轨的数据处理策略，需要重点分析联合定轨中公共参数对轨道的影响，从理论上分析无电离层组合中公共测站坐标、对流层和接收机钟差参数对多系统联合定轨的贡献量，然后开展单系统和多系统联合定轨实验。结果表明，高精度的公共参数使各单系统的定轨精度有显著提升，BDS-2的IGSO及GLONASS、Galileo定轨精度提升20%，BDS-2的MEO定轨精度提升60%。     

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。     

GM(1,1)模型初始条件优化及其在GNSS钟差预报中的应用

针对现有改进GM(1,1)模型在导航卫星钟差预报中性能无明显提升的问题,提出通过优化初始条件来提高钟差预报精度的方法。首先构建初始条件未知的GM(1,1)预报模型,然后采用原始序列的最新分量求解初始条件,最后利用该模型对IGS提供的精密钟差数据进行预报实验。结果表明,将初始条件优化后的GM(1,1)模型用于钟差预报切实可行,且预报精度比传统GM(1,1)模型有较大提高。     

基于PPP的对流层延迟估计方法及其影响因素分析

介绍利用精密单点定位（PPP）技术进行天顶对流层延迟（ZPD）估计的方法,从投影函数模型选取、卫星截止高度角设置、精密星历与精密钟差的使用3方面分析了各种因素对天顶对流层延迟估计精度的影响,确定了相对较优的模型和数据处理策略。大量的算例和分析表明：采用NMF与GMF均可获得较高精度的ZPD,二者差异甚小;采用5°~10°的截止高度角更利于得到较好的ZPD结果;采用快速精密星历和钟差、实时观测精密星历和快速精密钟差解算的ZPD结果与采用事后精密星历和钟差的精度是相当的,而采用外推超快精密星历和快速精密钟差解算测站ZPD值的结果精度稍有下降,但仍具较高的精度。     

PANDA软件在高频数据PPP动态定位中的应用研究

结合具体算例分析了PANDA的定轨、钟差计算精度,并利用PANDA计算的轨道、钟差产品,对汶川地震期间的高频GPS观测数据实施动态精密单点定位。结果表明,PANDA应用于高频动态精密单点定位中具有实时性强,定位精度高等优势。     

基于实测星间距离的BDS-3卫星集中式自主定轨性能初步分析

简要给出基于星间双向测距的BDS-3导航卫星自主定轨模型,然后基于BDS-3基本系统的18颗MEO的星间链路测距数据开展自主定轨处理及性能分析。结果表明,BDS-3星间链路测距功能运行稳定、连续性较好,单星可用链路数目约为8.5条,星间建链几何构型PDOP值约为1.34;连续30 d的集中式自主定轨处理正常稳定,与事后精密产品比较得出,所有卫星的轨道URE的平均RMS为0.47 m,相对时间同步误差的平均RMS为0.31 ns。     

JASON-2天线相位中心变化估计及1 cm精密轨道确定

利用JASON\|2卫星1 a的实测星载GPS数据,基于非差简化动力学定轨残差,建立JASON\|2接收机天线相位中心变化（PCV）模型。采用一个轨道重复周期的独立数据,分析JASON\|2的PCV对定轨残差和定轨精度的影响。引入所得PCV确定JASON\|2的1 a的最终精密轨道,通过残差分析、重叠弧段对比以及与JPL外部精密轨道比较等方式对轨道精度进行评价,结果表明,所得PCV能够提升JASON\|2卫星精密轨道精度且结果比较稳定,可以实现3D RMS接近2.5 cm、径向RMS约1.0 cm的定轨精度。     

姿态和光压模型对北斗导航卫星精密定轨的影响分析

通过GPS/BDS双系统联合定轨给出北斗系统新老卫星的轨道精度变化特征,分析不同姿态控制模式对卫星精密定轨的影响及其原因;针对光压模型的不足,讨论两种改进的定轨策略对北斗系统精密定轨的适用性。结果表明,当太阳矢量与卫星轨道面的夹角小于4°时,采用动偏-零偏转换模式的IGSO/MEO卫星会有明显的轨道精度下降,而IGSO-6卫星的轨道精度变化较为平稳,没有明显的精度衰减;ECOM光压模型较适用于IGSO-6卫星,但不适用于其他卫星;两种改进的定轨策略都能在一定程度上提高北斗导航卫星精密定轨的精度,可为北斗系统精密定轨提供参考。     

导航卫星钟差预报的Elman神经网络算法研究

针对卫星钟差不能被精确模型化的问题,将具有较强记忆功能和强大计算能力的Elman神经网络运用到卫星钟差预报中,提出适用于卫星钟差预报的Elman模型。首先对原始钟差数据进行一次差处理,然后选择合适的神经网络结构建立预报效果最佳的Elman钟差预报模型,最后选用国际GNSS服务（IGS）提供的精密钟差数据进行GPS卫星钟差预报,并与二次多项式模型、附加周期项的多项式模型和灰色系统模型进行对比分析。结果表明,Elman模型进行1 d、7 d和30 d钟差预报的精度得到显著提高,分别达到亚ns、ns和μs级,表明该模型的钟差预报性能优于3种常用模型,在卫星钟差预报中具有可行性。     

GRACE-FO卫星非差运动学精密定轨及精度分析

在详细分析非差运动学精密定轨原理和步骤基础上,采用平滑卡尔曼滤波算法,通过自主研发的精密定轨软件对GRACE-FO卫星进行非差运动学精密定轨。结果表明,与官方科学轨道相比,平滑滤波不仅能提高定轨开始阶段的精度,而且整体上定轨精度也得到提升,GRACE-FO C星轨道残差为2～4 cm, GRACE-FO D星轨道残差为3～5 cm。     

精密定轨与时间同步系统噪声对GNSS卫星钟性能评估的影响分析

利用精密定轨与时间同步（ODTS）解算出的精密钟差产品求解其系统噪声,然后对系统噪声进行性能分析。分别采用IGS、Sta(IAC俄罗斯空间局分析中心发布的钟差产品)、GBM钟差产品进行实验,结果表明,ODTS系统噪声对在轨原子钟性能的影响在可接受的水平;采用IGS与Sta提供的精密钟差产品可以实现对GPS和GLONASS星载原子钟的在轨性能评估,GBM产品可以实现对BDS星载铷钟的性能评估以及天稳级别氢钟的性能评估。     

全球第五个卫星导航系统数据中心落户武大北大核心CSCD

国际GNSS服务组织IGS近日正式通知,由武汉大学建设全球第五个IGS数据中心。该数据中心将面向全球卫星导航定位用户免费提供国际IGS基准站观测数据、GNSS卫星精密轨道、精密钟差以及地球自转参数等数据服务。它将改变我国卫星导航用户完全依赖国外数据中心的现状,使我国用户下载GNSS数据的速度从过去数十KB／s提升至数MB／s。