COSMIC低轨卫星GPS接收机差分码偏差估计

GPS接收机差分码偏差(Differential Code Bias,DCB)是利用COSMIC低轨卫星观测值反演电离层总电子含量TEC的一项重要误差源.本文将COSMIC卫星轨道高度以上的电离层作为一个单层,采用球谐函数来参数化电离层TEC值,并利用最小二乘法同时估算电离层球谐系数和DCB参数.运用这种方法对2012年12月份的所有COSMIC卫星GPS接收机DCB进行了解算,并与COSMIC数据分析与档案中心CDAAC提供的产品进行了比较.实验结果表明:在2012年12月期间,估计的接收机DCB与CDAAC结果符合的较好,二者DCB变化趋势相近,DCB差值的RMS值在2TECU以内,且最大绝对差值小于3TECU;此外,本文计算的接收机DCB估计误差主要分布在0.2～0.4TECU之间,具有较高的内符合精度.

COSMIC低轨卫星GPS接收机差分码偏差估计

随着全球科技的发展,各项先进技术的研究和开发都取得了一定的进步,如COSMIC空间科学实验项目,其主要是通过卫星和GPS天线用于观测和采集相关的数据。然而目前利用COSMIC低轨卫星GPS观测和计算电离层TEC时,还存在一定的问题,其中GPS接收机差分码偏差是最需要解决的问题。本文主要分析了COSMIC卫星接收机DCB估计方法,阐述了数据处理方式,并针对数据处理结果进行了研究和探讨,以期实现较高内符合精度的目的。

接收机伪距和相位偏差时变性对PPP的影响分析

【目的】接收机端偏差包括接收机码偏差和接收机相位偏差,是卫星导航定位的一类显著误差源。传统的定位算法将其视作常量,但事实上该偏差是随时间变化的,如不加以处理,可能会对精密单点定位参数估计产生不利影响。【方法】结合传统精密单点定位模型、顾及接收机端码偏差时变性的精密单点定位模型和星间单差精密单点定位模型,对偏差变化显著的测站进行对比测试,分别比较验后伪距残差、定位误差以及模糊度的估计结果。【结论】结果表明:接收机端伪距偏差存在大幅度变化,而相位偏差的变化较为平稳,因此,接收机端伪距偏差的时变性是影响参数估计的主要因素。对于吸收了该偏差的模糊度参数而言,其估计结果受偏差变化影响显著,对于不吸收该偏差的定位误差而言,其估计结果受偏差变化影响不明显。

一种估计接收机伪距硬件延迟的多频非组合PPP模型

在传统多频非组合精密单点定位(PPP)模型中,由于伪距和相位观测方程包含相同的接收机钟差参数,使得电离层延迟、模糊度参数吸收了部分接收机端伪距硬件延迟(PHD)。为此提出一种直接估计接收机端PHD的多频非组合PPP模型,实现了电离层延迟、模糊度参数与接收机PHD的有效分离,使得模糊度参数不受接收机端PHD的影响,从而获得更优的定位性能。利用MGEX跟踪网全球275个测站的多频实测数据,分别采用传统多频非组合模型(UC-PPP)、估计接收机差分码偏差(DCB)的多频非组合模型(UC-PPP-rDCB)以及所提出的模型进行PPP实验。结果表明,所提出模型在定位精度上优于UC-PPP模型和UC-PPP-rDCB模型,其中在E方向上较其他两种模型的提升幅度分别达到33.3%和14.3%,在3D方向上较其他两种模型可分别提高8.55%和2.20%;在收敛性能上与UC-PPP-rDCB模型相当,其间的差异在1 min内,均优于UC-PPP模型。

估计接收机差分码偏差的GPS/BDS非组合精密单点定位模型

在传统多系统非差非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP)模型中,电离层延迟会吸收部分接收机码硬件延迟,其估计值可能为负数。提出了一种估计接收机差分码偏差(differential code bias,DCB)参数的GPS(Global Positioning System)/BDS (BeiDou Navigation Satellite System)非组合PPP模型,将每个系统第1个频率上的接收机码硬件延迟约束为零,对接收机DCB进行参数估计,达到了分离电离层延迟和接收机码硬件延迟的目的,降低了接收机钟差和电离层延迟的相关程度。利用4个多星座实验(multi-GNSS experiment,MGEX)跟踪站的GPS/BDS数据进行了静态和动态PPP试验,结果表明,与不估计DCB参数的PPP模型相比,采用估计DCB参数PPP模型后,静态模式下定位精度和收敛速度平均提高了29.3%和29.8%,动态模式下定位精度和收敛速度平均提高了15.7%和21.6%。

多频多模接收机差分码偏差的精密估计与特性分析

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)探测大气电离层需要精确处理由接收机差分码偏差(differential cade bias,DCB)引起的系统误差。准确掌握接收机DCB的多时间尺度精细变化等特性是联合美国GPS、中国北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)和欧盟Galileo等多GNSS技术监测电离层所面临的主要科学问题之一。为此,提出了基于零基线精密估计站间单差接收机DCB的方法,并对站间单差接收机DCB的日加权平均值进行了分析。基于4台多模接收机采集于2013年的双频观测值,揭示了站间单差接收机DCB的变化可能受3种因素的影响,即接收机内置软件的版本升级(实验中引起了约3ns的显著增加)、拆卸个别接收机所导致的观测条件改变(实验中引起了约1.3ns的显著减少)和估计方法的误差(引起了与导航系统卫星几何结构重复性相一致的周期性变化)等。

改正接收机频间偏差的短基线北斗三频紧组合RTK方法

针对收星受限环境下传统RTK方法定位性能降低的问题,提出了北斗三频紧组合RTK方法.相比于传统RTK方法,该方法通过频间差分增加了双差观测量的数目,在观测卫星数较少时可有效提升整周模糊度成功率及定位精度.然而,频间差分会引入接收机端偏差项,包含接收机间差分码与差分相位偏差(between-receiver differential code and differential phase biases,BR-DCB and BR-DPB),以及与频间差相关的偏差(inter-frequency differential dependent bias,IFDB).为此,文章利用BR-DCB与BR-DPB的时域稳定特性,采用初始估计改正量去改正该偏差.同时采用三频组合技术将北斗原始的三个频点变换到窄频率空间内,用以抑制IFDB的影响.文章采集了4组静态与1组动态的短基线数据对所提方法进行了测试.测试结果表明,当截止高度角达到25°以上时,所提方法较传统RTK方法在整周模糊度成功率方面可提升约46%.

改进的非组合精密单点定位模型(MPPP)与实时授时研究

【目的】基于精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)的时间传递技术因其高精度、广覆盖而成为GNSS时间传递中的优势性方法。然而,实践过程中发现接收机码偏差天内短时变化是影响接收机钟差估值精准度的主要偏差之一。【方法】因此,本文提出了一种改进的非组合精密单点定位(Modified Precise Point Positioning,MPPP)模型,将接收机码偏差作为时变参数估计,并基于模拟与实测数据进行了方法验证。【结果】结果表明:同等条件下,MPPP授时精度可达0.1~1ns,相较于PPP精度提升30%以上,【结论】可有效克服接收机码偏差变化对实时授时的影响。