不同截止高度角的BDS-2/BDS-3融合PPP定位性能分析

为探究融合的北斗二号卫星导航系统(BDS-2)和北斗三号卫星导航系统(BDS-3)在亚太地区不同截止高度角下精密单点定位(PPP)性能,基于多GNSS实验系统(MGEX)中8个连续跟踪站24h观测数据,分别从卫星接收数量、卫星位置精度因子(PDOP)和双频非组合PPP静态解方面分析和评估了9种不同截止高度角方案下的BDS-2/BDS-3融合定位性能。结果表明:当卫星截止高度角设置为0°~10°时,卫星接收数量呈现逐渐降低的趋势,而PDOP值变化并不显著,但当卫星截止高度角设置超过15°时,定位连续性方面将受到一定影响;不同卫星截止高度角对24 h PPP解水平方向定位精度影响非常小,特别是北方向,但对高程方向定位精度和三个方向(东、北和高程)的收敛时间影响较为显著。因此,在遮挡严重环境中,可通过长时间观测获取测站水平方向高精度坐标解,而对于高程方向可通过进一步融合其他卫星系统。

低轨卫星对导航卫星星座轨道测定的增强作用

首先分析了GRACE-A、GRACE-B、FY3C 3颗低地球轨道(low earth orbit,LEO)卫星对于提升北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)卫星和GPS卫星可见性的影响,其中BDS中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)卫星的提高最为显著,一重覆盖弧段提高了45.7%,四重覆盖弧段提高了10.7%,与GPS卫星相当。然后利用卫星位置精度衰减因子(satellite position dilution of precision,SPDOP)分析了LEO卫星对导航卫星定轨观测几何结构的增强作用。加入LEO卫星后,BDS地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星SPDOP值下降了49%;倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous orbit,IGSO)卫星SPDOP值下降了39.8%;MEO卫星SPDOP值下降了34.9%;GPS卫星SPDOP值下降了41.2%。最后利用7个区域监测站和3颗LEO卫星的实测数据分析了LEO卫星对导航卫星轨道精度的提升,GPS卫星轨道的外符合一维均方根(one-dimensional root mean square,1D RMS)由14.4 cm提高到10.2 cm,提高了29.1%;BDS的GEO卫星轨道重叠弧段1D RMS由359.8 cm提高到90.5 cm,提高了74.8%;IGSO卫星由175.6 cm提高到52.1 cm,提高了70.3%;MEO卫星由90.5 cm提高到30.4 cm,提高了66%。