VLBI观测对转发式测距GEO卫星定轨精度的贡献分析

联合甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)时延数据与转发式(orbit determination by transfer tracking,ODTT)测距数据能够有效提高地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星定轨精度。参照位置精度衰减因子(position dilution of precision,PDOP)的改变,研究不同VLBI基线时延数据与转发式测距数据的联合对GEO卫星定轨精度的改善,可为特定条件下联合观测时VLBI基线的最优选择提供参考。基于中国科学院国家授时中心宽带VLBI系统和转发式测轨系统的实测数据,开展中星12号GEO卫星的定轨试验。试验结果表明定轨精度的提高与PDOP的降低成正相关。相比于转发式单独定轨,联合VLBI系统中的喀什—三亚基线,PDOP降低了3.00,定轨精度提高了11.48%;联合VLBI系统中的吉林—喀什基线,PDOP降低了3.38,定轨精度提高了14.73%;联合VLBI系统中的吉林—三亚基线,PDOP降低了6.90,定轨精度提高了19.75%;联合VLBI系统中的吉林—三亚和吉林—喀什两条基线,PDOP降低了9.94,定轨精度提高了27.23%。

基于最小PDOP的跟踪仪顺次多站测量站位优化

工业机器人进行大型构件加工时,精确测量机器人与大型构件的相对位置关系是保证加工质量的关键。采用单台激光跟踪仪顺次多站法进行测量时,为了提高测量精度,充分考虑了激光跟踪仪的位置误差,对激光跟踪仪站位优化进行了研究。首先,探讨了激光跟踪仪测量误差主要来源,分析了顺次多站法测量原理;然后,基于最小位置精度衰减因子(PDOP)的方法进行了激光跟踪仪站位的优化,并给出了各站位位置测量精度最优的求解算法。最后,进行了站位优化前后的验证实验,结果表明:优化站位后测量系统的测量精度可提高50%以上,验证了站位优化方法的有效性。

GALILEO卫星导航和定位系统PDOP仿真

简单分析了GALILEO卫星导航和定位系统与GPS的差异及特点;利用STK软件,对GALILEO卫星导航和定位系统的PDOP进行了仿真计算,给出了部分世界城市的PDOP仿真结果以及一天时间内每分钟采样间隔下部分城市的PDOP变化曲线。

多系统GNSS在弱信号环境下的比较研究与精度评估

针对GNSS接收机在弱信号环境下进行测量作业时,存在解算状态不稳定,定位精度难以控制等一系列问题,文章使用南方银河1接收机和南方灵锐S82接收机进行了实验。通过实测数据对可见卫星数和PDOP值进行了对比分析,来验证多系统GNSS在定位精度方面相对于单一系统具有改善效果。实验结果表明:组合系统能够明显改善卫星空间构型,在观测环境复杂的情况下仍可以提供可靠的高精度定位服务,大大增加系统的可用性,明显提高定位精度。

基于星间链路技术的地球静止轨道卫星定轨精度分析

地球静止轨道(GEO)卫星具有对地静止的特性,GEO卫星应用日益增多,在高分辨率对地观测、气象、通信等领域都发挥着越来越重要的作用,对其轨道确定的需求也越来越高,研究GEO卫星的高精度定轨技术迫在眉睫;传统方法中利用地面站对GEO卫星实现实时自主定轨存在系统误差大、观测几何差等问题,导致星地测量的误差在定轨过程中被放大的倍数急剧增加,影响了GEO卫星定轨精度的提高;利用GPS卫星实现对GEO卫星的定轨时存在可见GPS卫星数量少,接收到的信号微弱,测量精度不够的问题;星间链路具有对GEO卫星观测几何好、测量精度高的优点,为GEO卫星定轨开辟了新思路;针对在星间链路资源有限情况下如何选择MEO卫星组合与GEO卫星进行建链的问题,以星间链路构型的PDOP值为优化指标,对MEO卫星对PDOP值的影响进行了分析,提出了遍历选星、直接选星、迭代选星三种链路资源配置策略,确定与GEO卫星进行建链观测的MEO卫星组合,并用仿真方法对三种算法进行验证,结果表明,提出的迭代选星的链路资源配置策略,能将GEO卫星的定轨精度维持在7~40m以内,同时将星间链路的使用效率提高5~120倍。

组合GNSS系统定位数据质量与精度比较分析

本文对组合GNSS系统进行静态相对定位测量与RTK测量试验,研究结果表明:在静态相对定位测量中,BDS的数据利用率、多路径效应误差优于GPS与GLONASS,BDS的定位精度优于GLONASS略低于GPS;组合系统中GPS/BDS与GPS/BDS/GLONASS的定位精度较优,引入GLONASS对定位精度改善的作用不明显。在RTK测量中,当观测条件理想时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP值低,中误差小。当观测条件较差时,GPS/BDS较GPS可见卫星数目多,PDOP平均值低,中误差小,限差内固定解获得时间减少76.1%;GPS/BDS/GLONASS较GPS/BDS在中误差、水平精度和垂直精度上更优,限差内固定解获得时间更稳定可靠。

北斗二号与北斗三号定位精度对比分析

为了进一步检验北斗三号基本系统的基本导航定位服务性能,首先阐述北斗卫星导航系统发展历程及定位原理,然后在成都地区相同时间、地点、测试环境下,对北斗二号和北斗三号B1I频点、B3I频点单频定位性能进行测试分析。结果表明:在95%置信度条件下,北斗三号B1I频点定位精度与北斗二号定位精度基本相当;B3I频点定位精度优于北斗二号;位置精度衰减因子(PDOP)值分布在0~2范围内,明显优于北斗二号。

北斗卫星导航系统定位精度分析评估

利用北斗导航型接收机在北京地区对系统性能进行长期监测,对B3I单频、B1I单频、B3I广域差分及B1I广域差分4种模式的定位性能进行统计评估。结果表明,北斗卫星导航系统区域服务一年来,运行情况良好;在北京地区,可用卫星数最少为8颗,按照95%置信度统计,位置精度衰减因子值绝大部分天数优于3,单频水平定位精度优于7m,高程定位精度优于10m。

GNSS技术在GEO、IGSO航天器中的导航精度与适用性分析

现阶段高轨道航天器导航主要依靠地基测控系统,为了研究全球卫星导航系统(GNSS)技术用于高轨道航天器导航的可行性,对GNSS技术在地球静止轨道(GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星航天器中的导航精度及适用性展开了分析研究.采用2021年11月9日的两行轨道数据(TLE)仿真GNSS星座,以不同星下点的GEO卫星和不同倾角的IGSO卫星作为目标星展开导航仿真试验.实验结果表明:为了满足GNSS解算所需的卫星数量,须通过接收旁瓣信号来增加可见卫星数目.对GEO目标星而言,当接收机灵敏度高于-169 dB时,导航精度可达30 m;利用GPS对7个不同的GEO或IGSO轨道目标星进行导航实验表明,GPS对目标星导航的位置误差约为35 m;北斗三号(BDS-3)、GPS、GLONASS、Galileo的导航位置误差均值分别为28.03 m、21.16 m、37.15 m、25.09 m,具有良好的内符合精度,其中GPS精度最高,GLONASS精度最低,但大部分时段也在45m内.

中国区域内单Galileo卫星导航系统定位性能评估

随着欧盟伽利略(Galileo)卫星系统的全面完成组网建设,其在中国区域定位性能需进一步进行评估。本文利用中国及周边区域的6个多全球导航卫星系统(GNSS)实验系统(MEGX)测站分别从卫星可视数、定位位置精度因子(PDOP)值和静态精密单点定位技术(PPP)方面对单Galileo卫星系统在中国区域内的定位性能进行了研究。结果表明:当卫星高度角设置为7°时,24 h内各测站可接收到的平均卫星数约为7.3颗,定位PODP约为2.2,能较好地满足中国区域全天候单点定位;对于单天静态解和4 h静态解,无论是非差非组合还是无电离层组合,均可实现在水平方向小于2.3 cm,高程方向小于4.5 cm的定位精度,且6个测站的平均收敛时间约为36.4 min;根据卫星可视数和PDOP值分布可知,中国的东部、中部和南部卫星可视数和PDOP值最好,Galileo定位服务性能在该区域相对更优。

北斗Ⅱ卫星导航系统星座仿真分析研究

针对北斗Ⅱ卫星导航星座中卫星位置不确定问题,改进并完善了正在筹建中的北斗Ⅱ卫星导航星座布局,在此基础上仿真分析了我国区域性导航系统以及北斗Ⅱ卫星导航星座的多星覆盖、位置精度衰减因子(position dilution of preci-sion,PDOP),给出了覆盖性能、导航定位精度等导航星座系统性能。仿真结果表明,北斗Ⅱ卫星导航系统多星覆盖及PDOP性能相对优于GPS导航星座,尤其适用于我国及周边地区。通过对不同最低仰角下北斗II导航星座及GPS星座多星覆盖变化分析,确定了各星座多星覆盖与仰角的关系以及变化特征,为北斗II导航系统组建工作以及应用终端设计提供了依据。

Galileo空间信号误差和标准定位性能初步分析

具体分析导航定位精度各类影响因素的大小,进而评估Galileo定位性能,为Galileo导航定位用户和系统下一步建设提供参考。以精密轨道和钟差产品作为参考,分析广播星历轨道精度钟差精度,并统计分析两者对用户定位的综合影响,即空间信号误差（URE）的大小。结果显示,轨道误差的均方根误差切向在2m以内、法向在1m以内、径向优于0.5 m,钟差均方根在3ns以内,URE（1σ）约为0.82 m。仿真分析全球Galileo卫星的可见性及位置精度衰减因子（DOP）值的大小,并采用实测数据对用户环境设备误差（UEE）的主要成分进行分析和统计。分析评估Galileo系统的标准定位性能,在全球范围内标准三维定位精度（1σ）为3.8~6.4m。

定位坐标分量依赖于卫星高度角的灵敏度分析

通过对GPS卫星观测的DOP值进行大量的统计分析,提出GPS不可用率的概念,对定位坐标分量依赖于卫星高度角灵敏度进行描述和评价,通过对GPS不可用率进行建模,并利用小波变换和多项式拟合等方法分析灵敏度同卫星高度角之间的关系,推算出特定测站灵敏度最大值对应的高度角,并根据上述模型对全球多个IGS站进行具体分析。

基于逻辑回归的总系统误差分类和预测方法

为保证飞行总系统误差(TSE)超出安全容限时机载告警系统能及时发出正确告警,提出以影响TSE的因素为逻辑回归法(LRM)的样本特征,利用LRM进行TSE分类和预测的方法,快速将TSE预判为超限和不超限;选取对TSE影响比较稳定的影响因素,如导航系统误差(NSE)、位置精度因子(PDOP)值及卫星可见数目等为样本特征,开展试验;分析不同种类和数量的样本特征及组合下LRM对TSE分类和预测准确性的影响,并与传统基于坐标计算的TSE预测方法的准确率和计算负荷作比较。结果表明:以NSE、PDOP值和卫星可见数为组合,LRM对TSE的预测准确率最高,计算负荷相对较小,且均优于基于坐标计算的TSE预测方法。

第一代北斗星座卫星对GALILEO卫星导航定位系统增强性能仿真

第一代北斗星座已经于2003年布置完毕,基本实现了中国本土及周边的导航定位功能。中国作为GALILEO卫星导航定位系统开发的重要参与者,研究北斗系统和GALILEO卫星导航定位系统的集成问题十分必要和迫切。本文,就第一代北斗星座对GALILEO卫星导航定位系统的增强性能进行分析,主要对PDOP指标进行了仿真。给出了国内典型城市的PDOP及其一天内的变化曲线。

卫星导航系统多星座互用定位算法研究(英文)

卫星导航系统互用是当今全球卫星导航领域的关注热点和发展方向。由于可见星的增多,多星座互用可使位置精度衰减因子值减小,定位精度提高。但是当可见星数目趋于饱和,位置精度衰减因子值不再随着可见星的增加而减小时,可见星数目的增加并不能使定位精度得到显著提高。提出了一种多星座加权互用定位算法,随着可见星数目增加,位置精度衰减因子值减小不明显时,这种算法依然可以使定位精度大幅提高,且简单易行。

IGSO/GEO卫星对北斗系统导航性能的贡献分析

北斗卫星导航系统作为全球四大系统之中是唯一采用IGSO/GEO/MEO异构星座的导航系统。通过STK仿真分析IGSO/GEO/MEO星座和MEO星座的卫星可见数、位置精度衰减因子和定位精度等指标,确定IGSO/GEO卫星在单站和全球情况下对北斗星座导航性能的影响,给出IGSO/GEO卫星对北斗导航性能增强的区域。这对IGSO/GEO卫星应用于导航系统起到一定理论支撑作用。

GPS与Galileo组合定位系统的定位性能研究

对GPS与Galileo系统组合过程中需要解决的单个系统间的差异问题进行了讨论,并提出了解决方案,结合一段南京航空航天大学(南航)周围的跑车路线对GPS,Galileo和GPS-Galileo组合系统的定位性能进行了实例仿真和分析,并对各系统在南航基准点和中国范围内的可见星数目和位置精度衰减因子(PDOP)值两方面进行了建模仿真和分析。结果表明:GPS-Galileo组合定位系统在上述仿真情况下的定位性能良好,GPS-Galileo组合定位系统在实际定位中是可行的。

基于北斗一代的区域导航星座的优化设计

分析北斗一代对我国及周边地区的覆盖特性,研究以现有北斗一代3颗GEO卫星为基础的IGSO区域导航星座的优化设计。通过对星下点轨迹的仿真分析,得出区域覆盖特性最优时IGSO星座的升交点赤经、近地点幅角、初始相位角应满足的条件。采用网格点仿真法,以区域覆盖特性和位置精度因子为优化指标,阐述IGSEO星座的偏心率和IGSCO星座的倾角的优化设计过程。给出2种基于北斗一代的区域导航星座方案,2种方案均可对我国及周边地区实现连续6重覆盖,且平均PDOP小于4。

基于子集包含减少ARAIM子集数量的方法

先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术可用于多星座组合定位时的完好性监测,ARAIM技术子组推荐的多假设分离解(MHSS)标准算法,存在子集数量过多带来大量计算负载的问题。针对此问题,在双星座组合定位情景下,通过分析子集之间的包含关系及空间位置精度因子(PDOP)的变化,提出了使用一个子集代替多个子集减少子集数量的方法。所提方法可以明显地减少子集数量,不同参数下的仿真结果表明,优化后的算法效率至少提高2倍以上,并且优化前后的ARAIM可用性变化最大不超过3%。