GPS卫星广播星历轨道误差的探讨

对GPS卫星播发的广播星历进行分析,利用获得的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量计算卫星轨道坐标,并与精密星历的轨道坐标进行比较,探讨广播星历的轨道精度.     

GPS卫星定轨研究及STK仿真分析

首先对GPS卫星的轨道定轨的原理进行了简单描述,以卫星的广播星历数据为基础,计算出卫星的16个轨道参数,进而得到该卫星任一时刻的瞬时坐标。以2017年4月7日的GPS07号卫星的广播星历数据为例,计算该GPS卫星当天的轨道坐标,并将结果与当天IGS提供的精密星历所提供的卫星轨道坐标进行比较,计算结果显示广播星历误差可达5 m。最后使用STK软件调用MATLAB软件读取数据进行仿真分析,模拟出卫星的轨道,并计算出卫星的坐标,数值结果可为轨道设计提供技术参考。     

GPS卫星广播星历轨道误差突变性分析

针对GPS卫星播发的广播星历存在误差突变的问题进行了有关研究。利用切比雪夫多项式,分别以不同的拟合时段计算卫星轨道坐标,然后分别与对应历元的IGS精密星历所提供的GPS卫星的坐标进行比较,发现了某些GPS卫星广播星历轨道误差变化的规律。这对如何削弱广播星历的轨道误差,提高导航与定位精度是十分有益的。     

基于Bernese软件对卫星定轨实时计算

利用GPS广播星历计算卫星坐标是GPS实时定位中的重要部分,卫星轨道精度对GPS定位结果有很大影响。依据Bernese卫星定轨流程,利用Fortran语言实现了卫星轨道处理程序,并通过实例对计算得到的卫星轨道坐标与Bernese5.0软件处理的广播星历和精密星历得到结果进行比较分析,误差均小于±2.5m,程序定位效果良好,证实了自编程序的可行性。     

北斗广播星历精度评估

广播星历的误差能够直接影响卫星定位的精度,对北斗的广播星历精度进行分析可以为GPS与北斗组合定位观测值定权提供依据。通过与精密星历进行比较,结果表明: 北斗轨道误差优于5 m,钟差均方根误差优于13 ns,以空间信号测距误差（SISRE）为指标,北斗广播星历整体精度优于4.5 m。通过与GPS进行对比,结果表明北斗广播星历精度略低于GPS。     

广播星历参数拟合算法研究

导航卫星一般采用近圆轨道,当卫星轨道偏心率或者轨道倾角接近于0时,利用GPS卫星开普勒轨道根数拟合卫星广播星历会出现一些问题。当高轨卫星轨道偏心率接近0时,广播星历拟合精度下降甚至拟合失败,为此本文提出了减少拟合参数个数、固定轨道根数M0或者延长星历参数拟合弧段长度的方法;针对GEO卫星在小倾角情况下,广播星历可能拟合失败的情况,本文提出了改变坐标系参考轨道面,在新的坐标系下拟合广播星历的方法。结果表明,改进后的拟合方法能适用于各种类型的导航卫星轨道,拟合精度在cm级或者mm级。     

导航电文星历参数对卫星轨道精度的影响

卫星导航定位的关键是获知导航卫星的精确位置,其轨道精度与导航电文中广播星历参数密切相关。分析了由广播星历参数计算的卫星广播轨道与精密星历确定的真实轨道之间的误差,并将其投影到卫星切向、径向和法向进行仿真研究。比较了民用导航电文（CNAV）和旧民用导航电文（NAV）的星历参数的差异,利用精密星历拟和出对应的广播星历参数,研究其星历参数的变化对卫星轨道精度的影响。分析了GPS不同频点播发的导航电文中星历参数在数据帧内的结构。研究结果表明：GPS卫星广播轨道误差一周内在2到4m内变化,而其在切向、径向和法向的投影值呈现周期性余弦变化,其演变周期与GPS轨道周期近似相等,而选取改进后的17个广播轨道参数表示的星历数据于15个星历参数对比,其轨道拟和误差值改善2～3cm.     

GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

为了对多个全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统（global positioning system,GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（global navigation satellite system,GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo satellite navigation system,Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）、准天顶卫星系统（quasi-zenith satellite system,QZSS）等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明：5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力（full operational capability, FOC）卫星的大量发射及运行,其广播...     

MGEX广播星历轨道和钟差的精度评估

为了对MGEX提供的广播星历产品进行精度评估,本文推导了广播星历计算卫星在地固坐标系下位置的数学模型,归纳了精密星历对广播星历进行评估的基本原理和方法,借助MGEX系统提供广播星历产品,对比分析了MGEX系统提供的GPS卫星广播星历轨道及钟差的误差平均值和RMS值。试验结果表明:除个别卫星轨道误差RMS超过4 m,钟差误差平均值大于8 ns外,MGEX提供的7 d和27 d的广播星历产品的轨道精度都优于3 m,钟差误差小于6.5 ns。本文为使用MGEX广播星历的用户提供了参考依据。     

GPS长距离和多测段定位中广播星历的改进方法

本文分析了广播星历误差对ＧＰＳ长基线和多测段定位结果的影响，由此提出了旨在减弱卫星轨道误差对于相对定位精度影响的一种简便而又实用的方法，即先按卫星运动的力学模型建立状态方程，其初始状态向量由某组广播星历得出，由每组广播星历建立观测方程，由数值积分得出的参考轨道由广播星历ｔｏｅ时刻的位置和速度观测值的最小二乘平差所得的改正后的轨道，不仅可消除各组广播星历间的不一致性，而且其精度也高于任何一组广播星历     

卫星轨道标准化及其算法实现

在GPS定位中需要不断地计算卫星的坐标,实时的卫星坐标是根据接收到的广播星历来计算的,而每次计算卫星坐标都需要占用大量内存,影响计算速度。根据GPS卫星轨道标准化的必要性及要求,本文简要介绍了轨道标准化的原理和算法,并通过实例分析了利用切比雪夫多项式进行GPS卫星轨道标准化的精度,拟合时间间隔及节点数选取等问题,得出了一些有益的结论。     

GPS卫星预报星历的适用性

GPS预报星历常用来预报未来一段时间内GPS卫星的分布情况.本文通过定量分析卫星预报星历的精度,对应用预报星历预报卫星的几何分布精度因子的可行性进行了探讨,提出应用预报星历对GPS测量进行优化设计的思想.     

卫星星历误差对GPS定位精度的影响与分析

分析了广播星历误差对GPS单点定位精度的影响,通过引入精密星历处理某机载GPS数据检验了广播星历误差对GPS单点定位的影响程度;理论推导了广播星历误差对单基站差分GPS数据的影响及规律,同时通过引入精密星历差分处理某机载GPS数据对广播星历误差的影响程度及规律进行了验证。     

GPS广播星历参数拟合算法及其分析

利用地面观测资料定轨确定的卫星位置、进而计算出的卫星广播星历参数是进行卫星定位的基础。为了分析卫星星历拟合的精度和效率,推导了由卫星位置拟合GPS卫星广播星历参数的数学模型。并用算例分析了影响拟合效率的因素,分析了卫星位置有误差是对于卫星星历参数的影响。结果验证了所给出的算法的可行性和有效性。     

武汉地区GPS气象网试验研究

将精密星历与快速预报星历GPS可降水量进行比较，两者的相关系数为99．97％，均方根为0．048mm，得出可以利用快速预报星历进行GPS可降水量的准实时预报的结论。通过对武汉地区GPS测站的可降水量的比较，得出武汉地区水汽的分布状况。对一次降雨过程进行了GPS可降水量与实际降雨量的比较，表明GPS可降水量变化可反映和预报降雨发生的过程。     

中国GPS增强系统性能分析及技术发展

本文提出了一种GPS卫星导航增强系统技术性能分析方法,即利用IGS提供的高精度GPS星历、卫星钟差数据和电离层数据作为外符和检测标准,检验增强系统提供的卫星星历改正数据、卫星钟差改正数据和电离层改正数据的精度。通过实测数据分析表明,我国GPS卫星导航增强系统目前的服务性能与国外同类系统具有一定的差距,主要的技术薄弱环节在于GPS卫星的精密定轨与钟差解算技术。     

利用SLR检核GPS35卫星广播星历精度

论述了利用SLR检核GPS卫星广播星历精度的基本方法。采用2005年9月1日至11月30日3个月的SLR观测数据对GPS35号卫星广播星历的精度进行了检核,检核结果表明,观测时段内,由广播星历误差所引起的用户等效距离误差约为35cm。由此我们可以得出结论,在观测时段内GPS35号卫星广播星历的精度能够保障导航和实时定位工作的要求。     

GPS精密轨道插值误差及方差估计

分析了影响GPS精密轨道插值传播误差精度的因素,给出了IGS精密星历误差在多项插值中的传播模型及传播误差的方差分量计算方法,为评定GPS插值轨道的精度提供了量化的客观依据,并用算例证明了卫星插值轨道的传播误差精度与精密星历误差精度在同一量级。     

GPS广播星历参数拟合算法的探讨

介绍了全球定位系统(GPS)的广播星历参数拟合算法,在推导卫星位置对GPS广播星历参数偏导数的基础上,导出了调和项对偏导数的影响函数。计算结果表明,考虑调和项并不能提高GPS广播星历参数拟合的精度和效率,实际应用时应忽略调和项的影响。