快速精密星历替代精密星历定位的初步研究

由于GPS精密定位所需的IGS精密星历要在两周以后才能得到,因而利用两天后即可得到的快速精密星历、12小时后得到的超快速精密星历代替精密星历是GPS应用于地震短临预测的一个重要条件。本文利用北京市全球定位综合应用服务系统中五个GPS连续观测站一年半的数据,分别用三种星历进行精密定位计算,得到了小规模网中快速精密星历一般可以代替精密星历进行精密定位计算的结果。

基于长基线的BDS精密星历精度对比分析

为对比分析欧洲定轨中心(CODE)、德国地学研究中心(GFZ)与武汉大学(WHU)3种北斗卫星导航系统(BDS)精密星历精度及BDS地球静止轨道(GEO)卫星精度影响,本文选取亚洲和欧洲区域多模全球导航定位系统(GNSS)实验跟踪网(MGEX)测站,从基线结果可靠性、内符合精度、外符合精度3个方面对比分析。结果表明:3种精密星历BDS基线约束固定解NRMS值均小于0.3,说明基线结果精度可靠;BDS基线各分量固定误差均在1 cm以内,比例误差优于9×10^(-9)。亚洲区域,CODE内、外符合精度最高,以GPS基线结果为外部参考,基线平均3D误差为5.13cm;欧洲区域,三种精密星历精度一致,且BDS内符合精度优于GPS,基线平均3D误差为1.90cm左右。亚洲区域禁用BDS GEO卫星后,GFZ与WHU BDS基线水平与垂直分量内符合精度分别平均提高约26.3%、23.9%,外符合精度分别提高约39.1%、51.0%。BDS数据高精度处理时,根据区域选择精密星历并禁用GEO卫星。

IGS快速精密星历与事后精密星历的定位精度分析

针对是否能用IGS快速精密星历代替最终精密星历进行定位的问题,论文通过静态、动态两类实验,从内符合、外符合精度两个方面详细比较了两种星历产品的定位效果。实验结果表明:IGS快速精密星历的定位精度与事后精密星历的定位精度都非常高,且两种产品对应定位结果差异为毫米级,因此可采用快速精密星历代替事后精密星历进行定位解算,而不必担心精度损失。

快速精密星历与最终精密星历对定位精度的影响和比较

星历的精度会对单点定位和相对定位的解算结果产生影响,利用IGS跟踪站给出的观测数据以及快速精密星历和最终精密星历来进行计算,结果表明,用快速精密星历代替最终精密星历是可行的。

IGS快速精密星历的定位精度分析

IGS最终精密星历的的使用大大提高了单点定位的精度，但其时间延迟较长，严重影响作业效率。针对这一问题，通过实验比较了IGS快速精密星历与最终精密星历的定位精度，实验结果表明：在静态定位中，两种星历产品定位效果接近，定位精度相当，可以忽略它们之间的精度差异，因此用户可以根据实时性需要灵活的选用IGS星历产品，而不必担心精度损失。

两种IGS精密星历插值方法的比较分析

考虑到GPS卫星的设计轨道具有明显的周期性,用三角函数多项式方法进行精密星历插值,并与经典的拉格朗日插值方法进行了比较。结果表明,无论是内插还是外推,三角函数多项式插值都比传统的朗格朗日插值精度高;并在分析精密星历误差对定位影响的基础上,指出利用三角函数多项式方法进行精密星历插值时,不需要将前一天和后一天的数据拼接在一起处理就能满足大部分定位要求。

GPS卫星精密星历和钟差三种内插方法的比较

阐述了GPS精密星历和钟差滑动式内插方法,利用德国GFZ(Geo Forschungs Zentrum)数据中心提供的精密星历和钟差,分析和比较了两种滑动式多项式插值以及线性插值方法,并且探讨了线性插值的适用范围,得出了一些已有文献未论及的结论。

基于频谱分析的IGS精密星历卫星钟差精度分析研究

采用频谱分析法,对IGS精密星历中各卫星的钟差精度进行了分析,发现不同的卫星钟钟差存在精度差异;通过与卫星钟差的标称精度相比较,发现部分IGS精密星历钟差还存在量级偏差。

IGS精密星历内插与拟合法精度的比较

对GPS卫星精密星历Lagrange插值、Neville插值、Chebyshev多项式拟合以及Legendre多项式拟合算法进行了比较分析。结果表明,插值算法在8阶时计算精度最高,拟合算法最佳阶数为9;相同阶次的插值算法精度相同,相同阶次的拟合算法精度相同;相同阶次的拟合算法适用的历元时段较插值算法长。

IGS精密星历的误差分析

采用高精度的ITRF2000全球参考框架、新的地球物理模型和误差改正模型、统一的卫星轨道参量和地球自转模型、统一的数据处理策略,重新处理了IGS全球跟踪站数据以求解1994～2004年的GPS卫星轨道。通过轨道比较评估了IGS精密星历的系统偏差和随机误差,发现IGS精密星历标称精度和实际精度存在差异,特别是早期结果。IGS精密星历在不同时期存在不同的系统偏差,主要由其在不同时期采用的不同ITRF序列参考框架之间的差异引起,IERS公布的转换参数不能完全表征ITRF序列间的差异。相对于重解精确轨道,IGS精密星历随机误差随时间逐渐减小,1994年为15～20cm,1998年逐渐减小到6～8cm,1998年以后小于5cm。

滑动式与非滑动式GPS精密星历内插方法比较分析

本文在GPS卫星5min精密星历的基础上,使用滑动式和非滑动式的Lagrange多项式插值法、Chebyshev多项式拟合法内插卫星的瞬时坐标,确定了内插精度与插值阶数的关系,并对各种方法的优缺点进行了比较分析。结果表明,滑动式内插算法能够抑制插值区间端点附近的振荡与跳跃异常,使用较低的插值阶数就可以达到最优的内插精度,在内插精度与稳定性方面都较非滑动式内插算法有所提高。

基于IGS精密星历的卫星坐标插值

在GPS定位中,卫星位置的计算是一个关键环节。在GPS数据后处理中,用户需根据IGS提供的精密星历选择合理的插值方法解算任意观测时刻的卫星位置。目前经常采用的插值方法有拉格朗日多项式插值、切比雪夫多项式插值和Neville算法。文中通过精密星历内插卫星位置的实际算例,说明这3种方法的优缺点,并且给出了一些有意义的结论,同时认为Neville算法具有承袭性,计算方法简单,建议用户在内插卫星位置的时候使用Neville算法。

基于滑动式Lagrange插值方法的GPS精密星历内插分析

对精密星历进行内插是GPS数据处理中一项必不可少的工作。介绍滑动式Lagrange插值方法的基本原理,对15min采样率的GPS精密星历进行内插,结果表明,多项式阶次为7阶时,内插精度可以达到毫米级;但随着插值阶次的增加,插值效果趋于平稳,也不会出现龙格现象。最后,基于GPS相位平滑伪距授时软件验证其精度。

基于阶次组合的GPS精密星历插值研究

采用Lagrange插值与线性逐次Neville插值两种方法对GPS卫星轨道进行了插值,比较了两种方法的特性及插值精度,结果表明两种方法虽然简单易实现,但当进行高阶插值时,边缘插值区间的精度较低。为解决该问题提出利用高次插值与低次插值相结合的方法进行轨道插值,算例证明,该插值方法可以改善插值精度。

IGS精密星历和钟差插值方法的研究

阐述了IGS精密星历和钟差的内插方法,分析了精密星历和钟差的变化特点,通过实验数据对常用插值方法分析和比较,总结出精密星历和钟差的内插应采用不同的方法,精密星历的内插用高阶多项式可以获得很好的结果,但选择合适的阶数非常重要,而钟差的内插采用高阶多项式并不合适,用线性插值更为简单有效。

一种新的GPS精密星历插值方法

利用广义延拓插值法对GPS精密星历进行插值,探讨插值精度与3个参数的关系,并与Lagrange多项式插值和切比雪夫多项式插值结果进行比较。结果表明,广义延拓插值法具有较高的精度。

GPS精密星历的外推精度分析

列出了轨道拟合和轨道外推所用的摄动力模型,讨论了轨道拟合和轨道积分的过程。利用轨道拟合的方法拟合出高精度的初始轨道参数,在此基础上外推7天的轨道,将结果与IGS提供的最终星历比较,得出GPS轨道的外推精度:每颗卫星都是切向误差最显著,径向和法向的误差不明显;星蚀卫星的轨道外推精度明显低于一般卫星;问题卫星的轨道外推误差特别大。

北斗三类卫星精密星历内插方法分析比较

全球连续监测评估(iGMAS)分析中心能够提供GPS/BDS/GLONASS三系统卫星精密星历、精密钟差、电离层与对流层等产品,在使用北斗卫星进行高精度定位过程中必须对北斗精密星历进行内插。由于我国北斗卫星导航系统(BDS)包含不同轨道的卫星,因此,本文选取iGMAS分析中心精密星历,采用拉格朗日多项式内插和切比雪夫多项式拟合两种方法分别进行北斗GEO/IGSO/MEO三类卫星三维坐标内插实验,分析两种插值方法对不同轨道卫星插值误差与多项式的阶数之间的关系。计算结果表明,两种算法适合北斗不同轨道卫星内插,并且不同轨道卫星达到最佳插值精度所取的阶数不同。

GPS精密星历插值方法的比较研究

GPS高精度测量中通常需要对GPS精密星历进行轨道插值,本文分别采用拉格朗日插值、切比雪夫多项式拟合以及线性逐次Neville插值三种方法对GPS卫星轨道进行了插值,比较了三种方法的特性及插值结果,得出了一些有益结论。

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5m、20cm和30cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30cm、15cm和10cm。