广义延拓插值法在BDS精密钟差中的应用

在高精度卫星数据处理中,卫星钟差数据的插值是一项重要的工作,其插值精度直接影响到卫星定位的精度,而传统的插值和拟合方法各有一定的局限性． 本文尝试将广义延拓插值法应用在北斗卫星导航系统（BDS）卫星钟差数据的处理中,通过把5 min历元间隔的钟差数据插值为30 s,再与30 s的精密钟差数据进行对比,并对其插值精度进行评估．讨论三个参数不同的取值组合与其插值结果精度之间的关系,得到最优参数组合,在该参数组合条件下与传统的Lagrange插值法的插值结果进行对比,得出的结果表明:利用广义延拓插值法对BDS卫星钟差数据进行插值时,其精度能够满足要求且略高于Lagrange插值法．      

滑动式广义延拓插值法在GLONASS钟差插值中的应用

在对卫星钟差数据进行插值处理时,所采用插值算法的精度,直接影响到卫星钟差插值结果的精度,继而影响了卫星导航定位的精度. 因此在对卫星钟差数据进行插值时,应选择适宜的插值方法. 将Lagrange插值法和切比雪夫多项式拟合法进行滑动,利用这两种传统的插值方法和滑动式广义延拓插值法,分别对历元间隔为5 min的GLONASS卫星钟差数据插值到历元间隔为30 s的钟差数据,再与历元间隔为30 s的精密钟差数据进行对比,分析三种插值方法在GLONASS卫星钟差数据中的应用效果. 结果表明:利用这三种插值方法对GLONASS钟差数据进行插值时,插值精度均能满足要求,且滑动式广义延拓插值法的插值精度最高.      

滑动式广义延拓逼近法在北斗卫星精密星历内插中的应用

介绍了滑动式广义延拓逼近法的原理,然后利用这一算法,分别探讨了不同单元域节点数、逼近函数项数、延拓域节点数组合与三类不同北斗卫星插值精度的关系.实际算例表明,三类北斗卫星达到最佳插值精度的三参数取值不同;只要选取合适的三个参数,三类不同北斗卫星的插值精度都可以达到很高的精度.该方法完全适用于北斗卫星精密星历的插值.      

广义延拓插值法在GPS精密钟差插值中的应用

阐述了广义延拓插值法的基本原理,并探讨了其在30 s间隔的IGS精密卫星钟差产品的插值精度和其3个参数取值之间的关系.结果表明,当广义延拓插值法的单元域节点个数为3,逼近函数项数为4,延拓域节点个数为5时插值精度最好.其插值精度为0.031 ns,等效距离精度为9.3 mm.     

广义延拓插值法在IGS精密钟差插值中的应用

针对精密单点定位中内插精密卫星钟差的需要,本文利用广义延拓插值法对IGS精密卫星钟差进行插值,探讨广义延拓插值数学模型中单元域节点、延拓域节点、逼近函数项数三个参数与插值精度之间的关系,并与传统经典的Lagrange多项式插值法进行比较分析,实际算例表明,只要选取适当的参数,广义延拓插值法可以拥有比Lagrange多项式插值法更高的精度。     

基于广义延拓法的精密卫星钟差插值

在GPS数据处理中,需要高采样率的精密卫星钟差,而IGS仅提供5 min间隔的卫星钟差,在实际应用中,必须内插出更小的采样间隔的数据。本文尝试将广义延拓法用于GPS精密卫星钟差插值,将5 min和15 min间隔的数据插值到30 s间隔,探讨插值精度与三个参数的关系,并将结果和GFZ提供的精密卫星钟差及其他插值方法得到的结果进行比较。结果表明,广义延拓插值法具有较高的精度,完全适用于GPS精密卫星钟差的插值。     

基于高斯过程的精密卫星钟差加密

将高斯过程方法应用到精密卫星钟差加密中,通过选择合适的核函数,将5 min间隔的钟差数据插值到30 s间隔。将结果与IGS提供的30 s精密钟差数据和四阶多项式拟合插值方法得到的结果进行比较,结果表明,高斯过程方法具有较高的加密精度,适用于GPS所有在轨卫星的原子钟钟差的加密,达到厘米级精度。     

改进中位数方法的BDS卫星钟差数据预处理策略

针对卫星钟差数据中会经常出现粗差等数据异常的问题,该文提出了一种基于改进的中位数(MAD)方法的北斗卫星钟差数据预处理策略。该策略首先对长时间段卫星钟差数据的非空数据进行提取,然后将提取的非空数据转换为对应的频率数据,用改进的MAD方法进行处理,在此基础上再对长时间段的卫星钟差数据基于每天的数据采用改进的MAD方法进行再次预处理。通过对北斗卫星1a钟差数据的预处理,从钟差序列本身及其对应的频率序列和钟差的拟合残差3个方面对所提预处理策略进行了验证。实验表明,此策略能够有效地识别并处理北斗卫星钟差数据中的异常值。     

基于广义延拓的GPS精密星历插值方法

在GPS定位中需要计算所需时刻卫星坐标,针对现有的插值法和拟合法的局限性,给出一种分段光滑的数值逼近方法——广义延拓插值。讨论广义延拓插值精度与三参数选取的关系,并与切比雪夫多项式插值结果进行比较分析。     

一种新的北斗卫星钟差预处理方法

为了提高卫星钟差预报的精度,针对钟差数据中量级较小的误差,提出了一种基于中位数的小波阈值法钟差数据预处理策略。首先,利用小波阈值方法将钟差数据进行分解,得到分解后的高频系数和低频系数。然后,利用中位数法处理各层影响阈值设置的高频系数,通过处理后的高频系数计算阈值,从而提高小波阈值法剔除小异常值的能力。最后,用北斗二号卫星钟差数据进行了验证,结果表明,利用所提方法处理后的钟差数据建模,小波神经网络（wavelet neural network,WNN）模型预报的精度提高约14.1%,预报稳定性提高约19.7%。该方法可以有效剔除钟差历史观测序列中量级较小的误差,改善钟差数据质量,从而提高模型钟差预报的精度。     

准天顶卫星系统广播星历精度评定和拟合精度分析

实时导航定位中需要利用广播星历实时计算卫星位置,日本建设的准天顶卫星系统(QZSS)计算卫星位置时通过不断迭代提高计算精度,导致实时解算效率降低. 为了保证QZSS广播星历坐标计算精度且提高运算效率,提出利用切比雪夫多项式拟合卫星轨道. 首先,使用原有方法计算卫星位置,以精密星历为参考,验证QZSS广播星历的卫星坐标精度为米级;然后,针对卫星三维(3D)坐标使用切比雪夫多项式进行拟合,并讨论影响拟合精度的因素,在拟合时间间隔固定时,最优拟合阶数随节点个数增多而增大;不同时间间隔下,不同轨道类型的最优拟合阶数不相等,同一轨道最优拟合阶数相等,但随时间间隔的增大拟合误差也逐渐增大. 结果表明:使用切比雪夫多项式拟合QZSS广播星历时,针对不同的轨道类型选择合适的拟合时间间隔和拟合阶数,其拟合精度和运算效率均可满足需要.      

QZSS/IRNSS对BDS在中国定位性能增强的评估

通过STK软件对BDS、QZSS、IRNSS卫星星座结构仿真的基础上,选择BDS、BDS/QZSS、BDS/IRNSS、BDS/QZSS/IRNSS、QZSS/IRNSS等定位方式对中国大陆单观测站与整体范围最小可见卫星数、GDOP值、定位误差进行覆盖分析,确定了QZSS与IRNSS在我国的覆盖范围及对BDS定位性能增强作用的评估。结果表明,BDS/QZSS/IRNSS组合在我国的最小可见卫星数可达16~21颗,GDOP值在1.4~1.7之间,定位误差达5.5~7.5m,相比单BDS定位最小可见卫星数增加了6~8颗,GDOP值减小了0.3~0.5,定位精度提升了2.0~3.0m,对华南地区的定位性能有明显提升,而对东北等地区定位性能的提升较小。     

GPS导航电文核心定位参数发展演变分析

文章总结了GPS空间信号接口控制文件的发展历程,对比了现有3种导航电文类型的电文结构及播发方式,详细分析了星历参数、钟差参数及完好性参数等核心定位参数的发展演变特点和改进效果.结果表明:GPS新型导航电文采用增加核心定位参数和减小量化单位的方法,提高了广播星历和钟差产品的精度.增加两个参数后,地面星历拟合位置误差均方根...     

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...     

MADOCA-LEX高频GPS卫星钟差 短期预测精度分析

日本准天顶卫星系统（QZSS）卫星通过L波段实时播发高频全球卫星导航系统（GNSS）精密轨道和钟差产品,为GNSS导航用户提供实时精密单点定位（PPP）服务. 本文以JAXA MADOCA数据中心提供的1 s采样率GPS卫星钟差数据为研究对象,首先采用阿伦方差对卫星钟差的短期稳定性进行评估;然后分别采用一阶多项式、二阶多项式和灰色模型对高频钟差产品进行建模,在5 s,10 s和30 s的拟合窗口内预报后续10 s内钟差,并基于预报残差的均方根误差（RMS）评定不同类型GPS卫星钟差产品的短期预报精度. 基于2020年1月1日-21日连续21天的实时高频钟差统计分析结果表明,不同型号的GPS卫星钟差1 s,5 s和10 s的短期稳定性均能达到10-12量级;对比预报精度显示,10 s以内的拟合窗口采用最简单的一阶多项式最为稳定可靠,10 s延迟预报RMS精度可控制在0.1 ns以内;若采用30 s的拟合窗口,考虑钟差频漂特性的二阶多项式则更为稳定可靠,预报钟差的RMS精度能达到0.15 ns以内．由此可见,本文基于MADOCA-LEX钟差产品的实时预报精度可以满足厘米级PPP的需求．