导航卫星天线相位中心误差标定方法研究现状及发展趋势

卫星天线相位中心误差是影响GNSS高精度定位定轨的重要误差源,实用中需要对其精确标定。随着北斗卫星导航系统的建设发展,如何对卫星天线相位中心误差进行更为精确的标定应引起人们的重视。为此,本文首先简要介绍了各卫星导航系统的卫星天线情况,而后系统总结了导航卫星天线相位中心误差标定方法的发展历程和研究现状,指出了未来卫星天线相位中心误差标定方法的发展趋势,相关研究成果对我国北斗卫星天线相位中心误差的标定方法研究具有参考意义。     

BeiDou、Galileo、GLONASS、GPS多系统融合精密单点

随着中国BeiDou系统与欧盟Galileo系统的出现以及俄罗斯GLONASS系统的恢复完善,过去单一的GPS导航卫星系统时代已经逐步过渡为多系统并存且相互兼容的全球性卫星导航系统(multi-constellation global navigation satellite systems,multi-GNSS)时代,多系统GNSS融合精密定位将成为未来GNSS精密定位技术的发展趋势。本文采用GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo 4大卫星导航定位系统融合的精密单点定位(precise point positioning,PPP)实测数据,初步研究并分析了4系统融合PPP的定位性能。试验结果表明:在单系统观测几何构型不理想的区域,多系统融合能显著提高PPP的定位精度和收敛速度。4大系统融合的PPP收敛速度相对于单GNSS可提高30%~50%,定位精度可提高10%~30%,特别是对高程方向的贡献更为明显。此外,在卫星截止高度角大于30°的观测环境下,单系统由于可见卫星数不足导致无法连续定位,而多系统融合仍然可以获得PPP定位结果,尤其是水平方向具有较高的定位精度。这对于山区、城市以及遮挡严重的区域具有非常重要的应用价值。     

中国古代太阳中天观测及二至点测算精度

研究了元代《授时历议))所保存的天象观测和推步资料，得出：(1)在AD1277—1280年问所作的98次太阳中天观测的时刻及地平高度的绝对值平均误差分别为2．64min和6．78′．(2)6部古历——《大衍历》、《宣明历》、《纪元历》、《统天历》、《重修大明历》和《授时历》推步BC522年前的3个冬至时刻的误差范围为0．97—3．51d；而AD435—1280年间的45个冬至时刻的绝对值平均误差则分别为9．35、10．42、5．54、2．97、5．68、3．36h．(3)古代确定的AD442—1280年间的16个二至时刻的绝对值平均误差为199．59min，其中元代的误差为27．89min．     

Galileo系统和区域增强导航系统的定位误差比较

采用最小二乘协方差方法分别对Galileo系统的定位误差和中国区域导航增强系统的定位误差的计算进行定义,并通过matlab编程仿真比较得出:区域增强导航系统的定位误差只有Galileo系统定位误差的三分之一。表明,如果能建立区域增强导航系统将在较大程度上提高中国区域的导航能力。     

基于欧洲“伽利略”系统的研究

“伽利略”计划是欧盟为了打破美国的GPS在卫星导航定位这一领域的垄断而启动的迄今为止欧洲将要开发的最重要的航天计划。该计划可谓“一波三折”,搁浅时间长达14个月。尽管如此,无论从技术角度、经济角度,还是从战略角度出发,该计划都是值得研究的。文章重点围绕“伽利略”系统的体系结构、特点及该计划的重大意义展开论述,同时,就计划进展和搁浅原因等作简单介绍。     

用基于Givens变换的QR分解计算类GPS广播星历参数

分析研究类GPS广播星历参数拟合算法的必要性,来介绍可用于解最小二乘问题的Givens变换,讨论使用Givens变换计算MEO和小倾角GEO卫星的类GPS广播星历参数的适用性,并用模拟数据进行验证。     

GPS卫星轨道数值积分与广播星历及IGS精密星历的比较

本文采用作者自编的SPPORB IT程序,对GPS卫星轨道的运动方程进行Adam s数值积分求解,同时利用广播星历计算卫星轨道坐标,然后将两者结果同IGS精密星历提供的卫星坐标进行比较,并探讨其轨道误差,计算结果显示广播星历与精密星历差值在2m左右,而数值积分与精密星历的差值在2 cm左右,进一步的分析表明前者误差较大是没有考虑卫星所受的太阳光压、日月引力等影响,而后者考虑了这些影响。鉴于IGS提供的是地固系坐标,而本文数值积分是在惯性系坐标系下进行的,因此本文还举例对惯性坐标系和地固系之间的坐标转换进行了描述。最后,通过实例说明SPPORB IT程序的稳定性以及Adam s数值积分方法的有效性。     

GPS精密钟差内插方法研究

GPS钟差的计算,可以通过精密星历内插所得。将IGS提供的15min精密星历内插到5min,其中分别用拉格朗日多项式、切比雪夫多项式法来进行内插,根据两种插值多项式分别比较分析在不同阶数情况下内插的精度。详细介绍了拉格朗日多项式、切比雪夫多项式插值法的基本原理,通过算例得出了拉格朗日与切比雪夫的拟合精度都可以满足精密定位需要,且切比雪夫插值的精度更高。     

基于广播星历和神经网络的GPS卫星坐标计算方法

通过在开普勒轨道模型中加入神经网络算法,得到一种全新的卫星坐标计算的混合模型:基于广播星历和神经网络混合模型,从而提高了利用广播星历计算卫星坐标的精度。计算结果表明:混合模型较传统的开普勒轨道模型在X、Y、Z3个方向上卫星坐标计算的精度提高了约10%。     

北斗GEO卫星轨道算法研究

通过实际采集的北斗广播星历数据分析了GEO广播星历的相关轨道根数特性,北斗GEO卫星广播星历拟合坐标旋转法,给出了适用于北斗GEO卫星的轨道计算方法,通过理论分析和试验验证了北斗GEO法的可用性与正确性。