基于区域监测站的BDS定轨策略分析

围绕影响轨道精度和实时性的5个要素（模糊度分类固定、测站数量、定轨弧长、太阳光压模型和多系统组合）展开研究,得出区域测站分布下的定轨优选策略。实验表明,选取中国区域27个均匀分布的地面区域监测站,利用72 h弧长观测数据,采用ECOM 5参数简化太阳光压摄动模型、BDS/GPS双系统联合定轨可达到较好的精度,其中GEO卫星轨道精度约291 cm,IGSO/MEO卫星轨道精度优于11 cm。若BDS单系统采用上述策略进行定轨,也可达到GEO卫星299 cm和IGSO/MEO卫星14.4 cm的近似等价定轨精度。     

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。     

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。     

HY-2B星载GPS数据质量及简化动力学精密定轨分析

对HY-2B卫星星载GPS数据进行质量检查,分析伪随机脉冲先验值对简化动力学精密定轨的影响。结果发现,在所有时间间隔中,先验标准差为1×10^-8 m/s²时定轨精度最高,最优伪随机脉冲时间间隔为6 min。估计天线相位中心变化（PCV）,分析不同分辨率（10°×10°、5°×5°）PCV模型对定轨结果的影响,并使用载波相位残差、重叠轨道比较和SLR检核对定轨结果进行检验。结果表明,99%以上的历元能观测到4颗以上GPS卫星,数据完整率达到99.65%,L1、L2波段的多路径误差RMS均值分别为15.7 cm、9.5 cm,证明HY2国产接收机性能良好。轨道内符合精度均达到cm级;未加PCV模型时,SLR检核RMS值为27.8 mm,加入10°×10°、5°×5° PCV模型后,SLR检核RMS值分别提高0.9 mm和1.2 mm,说明轨道外符合精度也达到cm级。     

伪随机脉冲参数对BDS卫星定轨精度的影响分析

采用附加伪随机脉冲参数的动力学定轨方法对BDS卫星进行定轨,分别给出不同时间间隔的伪随机脉冲参数估计方案对BDS卫星常规状态、姿态转换状态以及进入地影状态时定轨精度的影响。结果表明,常规状态下,伪随机脉冲参数对GEO卫星定轨精度改善显著,相对较优的伪随机脉冲参数估计间隔与各类卫星运行周期吻合;对于姿态转换状态以及进入地影状态,6 h的伪随机脉冲参数估计间隔有助于提高相应卫星的定轨精度。     

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。     

两种电离层延迟改正模型对星载单频GPS实时定轨精度的影响

采用单频星载GPS实测伪距和载波相位观测值,结合不同的电离层延迟改正模型进行模拟实时定轨实验,分析单频实时定轨的精度。不同轨道高度的低轨卫星实验结果表明,在卫星轨道较高(500 km以上)时,使用单频伪距观测值与改进的Klobuchar模型,实时定轨位置精度可达0.86 m(三维RMS),速度精度可达0.9 mm/s,接近甚至优于双频伪距实时定轨的轨道精度;使用单频码相无电离层组合观测值时,实时定轨位置精度可达0.54 m,速度精度可达0.55 mm/s。采用合适的电离层延迟改正模型,廉价的单频星载接收机可应用于微小卫星的实时定轨。     

光压模型对GPS精密单点定位的影响

利用全球120个跟踪站2019年doy110~139观测数据进行GPS精密定轨;然后采用ECOM1、ECOM1+BW、ECOM1+ABW等3种光压模型,使用7个未参与定轨的测站进行PPP实验。结果表明,ECOM1+ABW组合模型轨道精度最高,非地影期三维轨道精度优于4 cm;对于静态PPP,收敛后水平方向精度优于0.8 cm,垂直方向精度优于1.2 cm;对于动态PPP,收敛时间在30 min左右,收敛后水平方向精度优于1.4 cm,垂直方向精度优于2.0 cm。     

GPS天线相位中心校正对GRACE卫星精密定轨的影响

使用GRACE卫星星载GPS观测数据,研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响,并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明,使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度,相反利用在轨PCV模型可以提高定轨精度,提升数量级可达mm级。     

星载GPS实时定轨中重力场模型阶次的最优确定方法

分析重力场模型的截断误差及其影响因素,并用多颗不同轨道高度的低轨卫星GPS实测数据进行实时定轨仿真分析,提出实时定轨精度能够达到1.0 m(伪距法实时定轨)和0.5 m(相位法实时定轨)的重力场模型阶次的最优确定方法。使用CHAMP和TerraSAR-X 2颗卫星实测数据,验证了重力场模型阶次的最优确定方法的可行性和有效性。该方法不仅避免了传统经验法确定重力场模型阶次不准确的问题,而且不需要借助精密轨道进行精度评估,便于实时定轨系统的工程应用。     

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Tianhui-1C卫星数据质量分析及精密定轨

对Tianhui-1C卫星的星载双频GPS数据进行质量分析,利用伪随机脉冲方法进行简化动力学定轨,采用重叠弧段比较法对其精密定轨精度进行初步分析,并从理论上分析星载GPS接收机由单频改为双频对测图精度的影响。实验表明,Tianhui-1C卫星的星载GPS观测数据完整率优于80%,周跳比优于47,L1频点的多路径误差约0.22 m,L2频点的多路径误差约0.23 m,LC组合观测值的验后残差RMS优于9.7 mm。采用轨道重叠弧段比较法对两个时段共48 h的星载GPS数据进行精密定轨精度比较,三维精度优于3.65 cm。定轨精度的提高,可使无地面点控制条件下等高线间距（CI）精度提高3.866 m,高程误差提高1.171 m。