四元数卫星姿态产品对BDS PPP的影响

对比不同分析中心发布的BDS姿态模型的差异发现,卫星机动时期不同分析中心发布的卫星偏航角差异可达近180°。进一步对比四元数姿态、模型姿态、名义姿态3种姿态策略对精密单点定位(PPP)中相位缠绕改正及最终定位结果的影响,结果表明,不同的姿态处理模型会带来近1周的相位缠绕改正差异,使用四元数姿态的仿动态PPP定位结果较名义姿态E、N、U方向的RMS分别减小17%、25%、34%,较模型姿态E、N、U方向的RMS分别减小11%、7%、7%。保持分析中心产品的一致性可以提高PPP精度。     

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。     

北斗卫星伪距多路径偏差改正研究

通过分析不同卫星系统MEO卫星的伪距多路径误差,发现北斗卫星伪距多路径偏差的存在。进一步分析BDS三类卫星伪距多路径误差的变化特征,结果表明,IGSO卫星和MEO卫星的伪距多路径误差存在明显的系统性偏差。选择分段线性拟合和分段多项式拟合两种方法建立北斗卫星伪距多路径偏差改正的经验公式,并比较两种改正方法的效果。分析了北斗卫星伪距多路径偏差改正前后的MP序列和MW组合序列的数据变化特征以及PPP定位结果的差异,验证了经验公式的可行性和有效性。     

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...     

北斗三号广播星历空间信号测距误差分析

全球导航卫星系统(GNSS)的空间信号测距误差(Signal-In-Space Range Error,SISRE)是影响大地测量用户定位与授时性能的主要因素。本文利用武汉大学提供的2019年事后精密轨道和钟差产品,对北斗三号(BDS-3)广播星历轨道、钟差参数和SISRE精度进行评估与分析。结果表明,北斗三号各MEO卫星广播星历轨道的径向、切向和法向的精度(以RMS表征)分别优于0.12 m、0.60 m和0.50 m,卫星的3D轨道精度基本能够达到0.6 m;BDS-3卫星广播星历钟差参数呈现出明显非零均值偏差,所有卫星钟差参数均方根误差的平均值为0.42 m;仅考虑轨道误差影响时,BDS-3卫星广播星历SISRE值均小于0.15 m,同时考虑钟差参数误差的影响,BDS-3广播星历的SISRE平均值达到0.51 m。     

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。     

北斗天线相位中心改正策略及其对定位精度的影响分析

当前尚未有权威机构发布北斗接收机天线相位中心改正信息,从而影响和限制了北斗系统的高精度定位应用。针对这一亟待解决的问题,采用以GPS天线相位中心改正（PCO和PCV改正）模型代替BDS天线相位中心改正来提高北斗定位精度的处理策略。结果表明,采用上述处理策略,PPP高程方向偏差从1 dm减小到cm级,相对定位的高程方向偏差从cm级减小到mm级,验证了此处理策略的有效性和可行性。     

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...     

极地地区北斗三号单点定位精度分析

为分析BDS-3在极地地区的定位精度,选取两极地区10个MGEX站连续7 d的观测数据进行SPP和PPP实验。结果表明,BDS-3在两极地区可见卫星数及PDOP基本一致,平均可见卫星数约为9颗,PDOP约为2.3。BDS-3各频点间定位精度相差不大,南极地区SPP定位精度略优于北极,特别是U方向。北极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和5 m,南极地区E、N、U方向定位精度分别优于1 m、1 m和2 m。BDS-3在两极地区PPP定位精度相当,与GPS定位精度基本一致,各频点组合定位精度在E、N、U方向均优于2 cm。     

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。     

BDS-3多频PPP模型性能分析

为验证BDS-3新三频PPP模型的定位性能,在原始观测方程的基础上推导新三频PPP模型,并重新推导模型中的伪距偏差改正。利用14个MGEX测站观测到的数据对3种三频PPP模型及2种传统双频非差非组合模型的静态和动态定位性能进行比较分析。结果表明,新三频PPP模型在收敛时间和定位精度上均有所提升,其中TDF模型的提升效果最好。     

不同太阳、月亮坐标算法对GNSS部分系统误差的影响研究

研究天文年历、JPL星历计算的太阳、月亮坐标的差异及对GNSS导航定位的影响。结果表明,不同星历计算的太阳坐标差异最大为5×10⁸ m,月亮坐标差异最大为3×10⁶ m。天文年历与DE421计算的星固系X方向之间的夹角最大达30′（Y方向与X方向类似）。太阳坐标差异引起的相位绕转改正之间的差异最大达0.3 mm,卫星天线相位中心偏差改正之间的差异最大达3 mm。太阳、月亮坐标差异导致固体潮改正之间的差异最大达3 mm。经实测GPS数据验证,不同星历计算的太阳、月亮坐标差异对PPP的影响可以忽略,建议在PPP中采用计算效率高的天文年历。     

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复杂环境下基于GPS+BDS-3的PPP/INS/ODO组合导航性能分析

针对复杂环境下单一导航定位技术存在精度低、可靠性和完整性差的问题,提出一种GPS+BDS-3的PPP/INS/ODO组合导航方案。采用GPS+BDS-3双系统观测数据,推导无电离层组合PPP模型,进一步给出PPP/INS/ODO组合模型并分析时间异步及杆臂误差的处理策略,结合里程计测速信息和非完整性约束信息,提高组合导航的定位性能。利用仿动态和动态跑车实测数据,分别对GPS+BDS-3无电离层组合PPP的定位性能和PPP/INS/ODO组合导航的定位性能进行分析。实验结果表明,GPS+BDS-3组合定位精度较单系统有显著提高;PPP/INS/ODO组合系统在复杂环境下位置的RMSE优于1 m,可为复杂环境下的车载导航提供技术支撑。     

北斗系统PPP定位精度及收敛速度分析

选取MGEX亚太区域12个测站1周的观测数据,分析比较BDS-2和BDS-2+3的动态PPP性能。结果表明,加入BDS-3能显著提升动态PPP的收敛速度和定位精度,但由于目前BDS-3精密轨道和钟差产品中的卫星数目有限,收敛速度仍比GPS慢。     

川江航道BDS/GNSS船舶精密位速监测性能分析

采用精密单点定位和相位历元间差分法分别评估普通航段和库区航段BDS/GNSS的定位和测速性能。结果表明,在普通航段,BDS-2定位精度为0.1~0.2 m;GPS、BDS-3、BDS全系统的定位精度相对较高,水平方向优于0.07 m,垂直方向优于0.09 m,测速精度相当,均在mm/s级;BDS/GPS、GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合后,定位和测速精度相较于单系统提升约30%。在库区航段,GPS定位精度严重下降,水平方向为0.6 m;BDS-3与BDS全系统定位精度略有下降;多系统组合后,定位和测速精度受周围环境影响程度较低,与普通航段基本相当。