基于不同参考框架的卫星/地面天线相位中心改正对精密单点定位的影响

天线相位中心改正是GNSS精密定位中的重要误差源,分析不同参考框架下的天线相位中心模型差异及其对事后静态定位位置参数估计的影响,有助于获得参考框架一致性的定位结果,提高定位可靠性。首先分析不同参考框架下卫星/地面天线相位中心改正差异,其次选取全球均匀分布的国际GNSS服务(IGS)核心站,计算基于不同参考框架的卫星/地面天线相位中心改正引起的站点估计位置差异。结果表明:不同参考框架下天线相位中心改正引起的站点坐标差异水平方向为毫米级,高程方向的影响可达厘米级,引起的站点位置差异平均值为7.1 mm;不同参考框架下的卫星天线相位中心改正对站点估计位置的影响大于地面天线相位中心改正;地面天线相位中心改正对站点的影响与天线类型相关,同一种天线类型在不同站点上的影响基本一致。

北斗卫星天线相位中心改正在PPP中的应用研究

基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗天线相位中心(APC)改正在精密单点定位(PPP)以及高精度时间比对中的应用研究。通过接收机实测的北斗数据以及国际GNSS服务(IGS)中心提供的北斗精密钟差产品、轨道产品和IGS发布的多系统APC改正文件,进行北斗精密单点定位数据处理。结果表明,APC改正前后的精密单点定位X、Y、Z 3个方向上的误差均方根分别为0. 011 0、0. 021 2、0. 009 5 m以及0. 002 6、0. 007 1、0. 003 7 m,可以看出修正后的定位精度具有明显的提高。同样在零基线共钟时间比对以及远距离时间比对方面,两接收机同源零基线比对结果的标准偏差由未进行APC修正前的0. 148 2 ns降到修正后的0. 093 0 ns;远距离高精度时间比对结果的标准偏差从修正前的0. 302 9 ns降低到修正后的0. 266 8 ns,时间比对的短期稳定度也有所提高。因此,随着北斗系统的建设以及国际GNSS服务分析中心的相关北斗精密产品的不断完善,北斗的服务精度将越来越高。

北斗卫星天线相位中心改正模型精化及对精密定轨和定位影响分析

针对BDS-2和BDS-3卫星联合精密定轨和精密定位中高精度BDS-2 IGSO/MEO卫星天线相位中心改正在轨估计模型的缺失问题,本文采用了改进的PCV和z-offset参数估计方法,精化了BDS-2 IGSO/MEO卫星B1I/B3I无电离层组合PCC模型。数值验证结果表明:相比北斗官方发布的PCO地面标定值,本文精化的PCC模型使得精密轨道SLR残差的STD减小了0.6~2.4 cm,改善百分比为8.6%~33.3%;基于本文精化的BDS-2和已有BDS-3卫星精化的PCC模型使得精密定位浮点解在高程方向显著提升了9.5 mm(37.2%)。

天线相位中心改正模型对江西省GPS基准站基线解算的影响

江西是我国较早建成省级CORS的省份,江西省GPS基准站网监测系统(JXCORS)广泛运用在江西省测绘及其他行业。数据处理是JXCORS运行过程中非常关键的一步,在处理过程中选取合适的解算策略来得到高精度的解算结果有助于提高JXCORS产品精度。针对天线相位中心误差对JXCORS数据处理的影响进行了实验,采用TEQC及GAMIT软件对江西CORS站和周边IGS站进行数据处理,对比分析了相对和绝对天线相位中心改正模型对基线解算的影响。结果表明,在JXCORS数据处理中需要考虑天线相位中心误差,且建议使用绝对相位中心改正模型。

北斗三号卫星天线相位中心改正模型对精密定轨和定位的影响

基于实测数据分析天线相位中心PCO改正模型和观测值频点选择对北斗三号卫星精密定轨和定位的影响。结果表明,基于北斗官方CSNO发布的PCO模型定轨定位表现稍优于IGS协议模型。此外,相较于两者PCO模型差异的影响,B1C/B2a与B1I/B3I观测值频点的选择对精密定位影响更为显著。以IGS B1I/B3I PCO模型为参考,CSNO B1C/B2a PCO模型定位坐标在E、N、U方向上的精度分别提升约5%、13%、14%,可应用于北斗高精度数据处理。

天线相位中心改正模型对南极GPS基线解算的影响

针对南极地区全球定位系统(GPS)数据解算结果精度较差的问题,该文通过选取合适的解算策略来得到高精度的解算结果。采用GAMIT软件对我国南极地区的长城站、中山站及周边的11个IGS站进行数据处理,对比分析了不使用天线相位中心改正模型以及相对和绝对天线相位中心改正模型对基线解算的影响。结果表明,在南极地区进行高精度GPS数据处理时应考虑天线相位中心的影响,绝对相位中心改正模型比相对相位中心改正模型得到的结果更为精确。

顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法

IGS各分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差产品可能因采用不同的天线相位中心模型而存在一定差异,其对精密产品之间的比较以及利用精密产品评估北斗空间信号精度会产生一定影响。首先利用实测观测数据深入分析了采用不同天线相位中心改正模型对精密轨道和钟差的影响规律,在此基础上提出了顾及不同天线相位中心改正模型的北斗空间信号精度评估方法,以欧洲定轨中心、德国地学中心、武汉大学提供的精密轨道和钟差作为参考,对北斗广播轨道、广播钟差以及空间信号精度进行了分析和比较。结果表明,在考虑了卫星天线相位中心改正模型的差异之后,采用不同分析中心提供的北斗精密轨道和精密钟差作为基准评估出的空间信号精度基本一致,地球同步轨道卫星优于1.68 m,倾斜地球同步轨道卫星优于0.78 m,中地球轨道卫星优于0.66 m,验证了所提出的评估方法的正确性。

接收机天线相位中心改正对IGS/IGMAS站的影响

针对天线相位中心改正影响GPS数据解算以及处理软件不能识别接收机天线类型的问题,该文提出了利用近似型号的天线进行数据处理的方法。首先利用IGS站精确确定天线相位中心改正对数据解算造成的影响,再利用IGMAS站验证方法的可靠性。该文选取部分IGS、IGMAS站的数据,利用GAMIT软件进行试验并分析。结果表明,当不使用天线相位改正模型时,增大了单天基线解的NRM_S值,并增加15.5%的基线误差,对精密定位能带来平均2cm的影响;当将处理软件不识别的天线换成近似能识别的天线时,基线解效果要比不使用天线改正效果好,水平和垂向的定位精度均在3.9mm左右,比使用原装能识别天线的定位精度稍差。该方法既保证了精度,也较为简单快捷。

接收机天线相位中心变化对GLONASS精密单点定位性能影响评估

研究接收机天线相位中心变化(PCV)对俄罗斯全球卫星导航系统(GLONASS)定位和对流层估计的影响分析。定位方面,分析接收机PCV改正与否对单GLONASS静态精密单点定位(PPP)三维坐标精度的影响,同时探讨将全球定位系统(GPS)和GLONASS系统对应的接收机PCV改正用于GLONASS PPP的定位研究的可行性与可用性。对流层估计方面,综合研究了在静态PPP和固定坐标PPP两种解算模式中接收机PCV改正对对流层延迟估计精度的影响。选取全球均匀分布的180个IGS站一个月(2017年4月份)的数据进行处理,结果表明,采用GPS或GLONASS系统对应的接收机PCV改正均可明显提升GLONASS PPP垂向坐标和对流层延迟估计精度。相比于采用GPS系统接收机PCV,GLONASS系统对应的接收机PCV改正对GLONASS PPP垂向坐标和对流层延迟估计精度有进一步的提升。

接收机端天线相位中心标定及其对北斗导航卫星精密定轨的影响

实现并给出了基于自动机器人的TRM57971.00/NONE和TRM59800.00/NONE两类天线在GPS L1和L2以及北斗B1I和B2I频点的相位中心改正,并将两者相位中心改正结果进行了比较和分析。在此基础上,利用2016年4月9日到2016年5月8日共30天配有以上两类天线的约31个IGS MGEX测站数据,在是否考虑接收机端北斗频点相位中心偏差以及偏差和变化的条件下确定了3类北斗卫星精密轨道。结果表明考虑接收机天线北斗频点相位中心改正能够有效改善北斗IGSO和MEO卫星重叠轨道差异,但是考虑相位中心偏差以及变化的轨道改善幅度与仅考虑相位中心偏差相当。具体而言,考虑接收机端北斗频点相位中心改正后北斗IGSO卫星轨道在切向、法向、径向的重叠轨道差异分别改善了63.1 mm、21.5 mm和6.7 mm;MEO卫星轨道重叠精度则在切向、径向和法向分别改善了217.1 mm、75.8 mm和23.3 mm。同时北斗单系统精密单点定位相对于单GPS系统精密单点定位结果在高程方向的一致性可以提高约10.0 mm。

北斗卫星导航系统实时定轨及SSR改正信息生成方法

随着GNSS应用的不断发展,实时位置服务已经成为国内外研究热点,而北斗卫星导航系统的实时服务尚处于发展阶段。本文基于卫星精密定轨基本原理,讨论了北斗导航卫星实时轨道确定策略;研究了基于北斗卫星质心和天线相位中心的SSR轨道改正值生成方法,并给出了一种适合北斗导航卫星的IODE值表达方式;基于国家基准站和全球MGEX站数据,进行了北斗导航卫星的实时轨道解算测试,结果表明,GEO卫星1D RMS精度优于400 cm,平均精度为223 cm,其径向精度优于20 cm;IGSO卫星精度优于30 cm,平均精度为22 cm,其径向精度优于10 cm;MEO卫星精度优于30 cm,平均精度为15 cm,其径向精度优于10 cm。

Trimble数据处理软件中自定义天线的设置

以Leica LEIAS10天线相位中心改正模型的建立为例,叙述了在Trimble数据处理软件中建立自定义天线模型所需的数据来源,自定义天线建立的流程与方法;对其建立过程中涉及到的Receivers.ini与Antenna.ini文件修改,相对相位改正模型与绝对相位改正模型文件的建立进行了重点说明,并结合实际工程案例进行了合理验证。

TBC“未知天线类型”问题的解决方案

对于高精度的GNSS数据处理,特别是当多种品牌的GNSS接收机共同作业时,对天线进行相位中心改正是非常有必要的。当采用TBC处理非天宝类型GNSS接收机数据时,在导入数据时,有时会出现不识别接收机和天线类型的错误或警告。通过修改Rinex格式文件头的接收机及天线类型,使其与TBC软件中接收机及天线配置文件中信息一致,问题得到解决。本文还对此类问题做了一些引申,结语给出了若干条建议。

地影期间卫星姿态四元数产品对北斗精密单点定位的影响分析

与分析中心保持一致的卫星姿态模型是精密单点定位(PPP)获得高精度定位的关键因素。本文基于武汉大学分析中心(WUM)提供的卫星姿态四元数产品,详细阐述了利用卫星姿态四元数计算偏航角的方法。针对卫星在太阳高度角较低的情况,分析了WUM对BDS-2/BDS-3所采用的姿态模型策略,并基于开源定位软件GAMP深入研究了不同的卫星姿态模型策略对BDS-2/BDS-3 PPP定位的影响。研究表明,在深地影时期,不一致的姿态模型会导致偏航角出现360°的差异,进而使相位缠绕和卫星天线相位中心改正出现分米级的偏差。在此期间,使用卫星姿态四元数产品,与名义姿态相比PPP的定位精度在东、北和天顶方向能分别提高约32%、29%和38%;相较于剔除姿态异常卫星策略(剔除远日点和近日点的卫星),PPP的定位精度在3个方向分别能提高约29%、25%和28%。因此,PPP用户应采用各分析中心提供的卫星姿态四元数产品进行天线相位中心改正(PCO)和相位缠绕改正,避免使用不一致的姿态模型导致PPP定位结果的可靠性降低。

GNSS卫星精密定轨综述:现状、挑战与机遇

GNSS卫星精密轨道是高精度GNSS应用的基础与前提,GNSS卫星精密定轨技术也一直都是卫星导航领域的研究重点与热点。本文首先介绍了GNSS星座与跟踪数据概况,梳理了精密定轨函数模型、动力学模型及随机模型构建过程中的关键问题,归纳了低轨星载观测和星间链路观测等多源数据增强GNSS精密定轨的研究进展;然后,从应用的角度总结了当前GNSS精密轨道产品的基本状态,并进行了精度评估;最后,讨论了GNSS精密定轨在大网快速解算、多层次观测数据融合、太阳光压模型精化及高精度实时定轨等方面所面临的挑战,并展望了低轨星座、光钟、激光链路等新技术给GNSS精密定轨带来的机遇。