姿态四元数产品对BDS PPP的影响研究

为解决低太阳高度角卫星姿态异常时期用户端与服务端数据处理姿态模型不一致的问题,国际卫星导航服务组织(IGS)推出了卫星姿态四元数产品。本文介绍了北斗卫星导航系统(BDS)卫星的姿态控制模式及卫星姿态四元数的使用方法,比较了不同分析中心的BDS卫星姿态四元数产品差异;以武汉大学分析中心(WUM)提供的姿态产品为例,研究了BDS卫星在不同偏航控制模式下应用姿态四元数产品对精密单点定位(PPP)的影响。研究表明,动偏期和零偏期不同分析中心BDS姿态四元数产品差异较小(偏航角差异不足0.01°),连续动偏期不同分析中心的BDS姿态产品呈现出10°以内的偏航角差异。零偏期内名义姿态与姿态产品差异大(180°)且持续时间长(1~2个星期),应用姿态产品后可使PPP定位精度提高20%~60%;连续动偏期内,极低太阳高度角情形下(持续1 d左右),同轨道面多颗卫星的名义姿态陆续发生反向偏航,此时应用姿态四元数产品可使PPP定位精度提高30%。总之,低太阳高度角时期应用卫星姿态四元数进行PPP可得到较使用名义姿态精度更优的、接近正常精度水平的结果。

用GPS观测资料解算地球自转参数的方法及影响因素分析

研究利用GPS观测资料解算ERP参数的方法。首先,利用全球近100个均匀分布、站址稳定的IGS测站的GPS观测数据解算地球自转参数,并将其与IGS相应产品进行比较,结果显示该解算方案可靠。其次,从实验数据和数理表示方面分析ERP参数解算过程中的轨道约束方案、先验ERP信息、站坐标数量对解算精度的影响,给出一些提高ERP参数解算精度的建议:对ECOM光压模型9参数中径、法向(D、Y)4个周期项采取相对宽松约束、随机脉冲参数采取紧约束,解算效果更佳;降低ERP先验信息对解算精度的影响,重点在于提高UT1-UTC的预报值精度;利用100个跟踪站数据解算,可达到解算效率和解算质量均最佳的效果。

基于BDS与GPS精密单点定位的天顶对流层延迟估计比较

在BDS与GPS现有星座条件下,针对若干IGS和MGEX跟踪站的实测数据,利用CODE事后GPS产品与WHIGG计算的BDS精密轨道和钟差,对GPS单系统、BDS单系统及两者组合系统进行精密单点定位(PPP)处理,估计出相应的天顶对流层总延迟量,并进行分析比较。实验表明,与IGS提供的对流层产品相比,利用GPS单系统处理,能较准确地反映出天顶对流层延迟量,其精度为mm级;BDS单系统结果较GPS单系统略差,其精度优于2cm;GPS与BDS组合系统的结果与GPS单系统结果相近。

基于全球IGS数据分网确定GPS卫星轨道

研究了基于全球分布的IGS站观测数据实现GPS导航星座精密定轨的基本方法、流程及策略,研制了一套GPS导航星座精密定轨软件。利用该软件以及全球200个IGS跟踪站2012年1月的观测数据,计算了GPS导航星座最终轨道结果。与IGS最终轨道产品比较的结果表明:基于该定轨策略确定的GPS导航星座最终轨道,在径向、切向、法向、1D方向的均方根分别为:0.70、1.60、1.04、1.23 cm,整体精度与IGS最终轨道产品相当。

一种基于UWB TDOA定位模式的迭代最小二乘算法

针对超宽带(ultra wideband,UWB)传感器在到达时间差(time-difference-of-arrival,TDOA)定位模式下的定位算法存在精度低且发散的问题,提出一种简单迭代最小二乘算法。该算法具有公式简单、定位坐标收敛和定位精度高等优点,其主要思想是先将TDOA定位方程通过勾股定理转化为非标准的最小二乘形式,再结合未知变量之间的等式约束关系,将含有2个未知变量的表达式转化为仅含1个未知变量的表达式,最后采用迭代思想计算出UWB标签的收敛坐标。蒙特卡洛仿真实验结果显示,本文算法在大噪声环境下的定位精度明显优于迭代约束加权最小二乘算法。

基于钟差解耦的GNSS精密单点定位模糊度固定模型及效果分析

精密单点定位模糊度固定可以显著提升定位精度,钟差解耦模型作为一种重要的模糊度固定模型,却鲜有文献对其进行研究。本文首先给出了基于钟差解耦模型的用于模糊度固定的产品估计策略,分析了传统的消电离层模型和钟差解耦模型钟差重构形式的差异,导出了提取卫星码偏差的钟差估计模型。然后,深入研究了钟差解耦模型在钟差估计收敛速度等方面的优势。不同于其他模型将宽巷模糊度偏差视为天内常数,钟差解耦模型逐历元估计该偏差项,基于此展开对宽巷模糊度偏差天内时变特性的研究。最后,评价了解耦钟差的精度,并利用解耦钟差产品进行精密单点定位模糊度固定试验。结果表明,相比于提取卫星码偏差的卫星钟差估计模型,钟差解耦模型在钟差估计中的收敛速度更快,钟差产品更加稳定;宽巷模糊度偏差在天内较为稳定;解耦钟差产品具有较高的精度,相比于传统消电离层组合模型,基于该产品的精密单点定位模糊度固定可显著提升定位精度。