两种GPS广播星历参数算法的比较

介绍了新GPS广播星历参数,分析了新旧GPS广播星历参数及其用户算法的区别,导出了卫星位置矢量对新GPS广播星历参数的偏导数,并与旧GPS广播星历参数偏导数进行了简要的比较分析．计算结果表明,两种GPS广播星历参数算法都能很好地描述MEO卫星的轨道特性,且广播星历参数拟合算法的精度损失仅为数厘米．

导航卫星广播星历参数拟合算法研究

基于GPS广播星历参数,研究了导航卫星广播星历参数的非线性最小二乘拟合算法,并推导了相应的计算公式。针对静止轨道卫星轨道倾角近似为0,致使卫星轨道的升交点定义模糊,在数据拟合过程中会导致法矩阵(HTH)奇异的问题,提出对卫星轨道进行轨道倾角变换拟合广播星历参数的方法,并获得较高的拟合精度。最后利用实际算例验证了所推公式和算法的合理性。

基于卫星轨道特征的低轨卫星星历参数拟合法

在分析低轨卫星轨道变化特征的基础上,考虑GPS广播星历参数的物理意义明确、生成速度快、精度高、参数少等特点,设计了一套适于低轨卫星在轨位置计算的星历参数,并对其算法进行了试算。同时对GPS广播星历15参数法与设计的25参数法进行了拟合对比,结果表明,同样条件下25参数法应用于低轨卫星轨道拟合时精度较高。

广播星历参数星上自主拟合算法

导航星座自主导航要求卫星能自主生成导航电文,针对星载计算机的处理能力有限,引入基于遗忘因子的递推最小二乘估计算法实现快速拟合广播星历。针对导航卫星轨道偏心率近似为0,在数据拟合过程中会导致法矩阵(HTH)奇异的问题,提出基于无奇异变换的广播星历参数拟合算法,引入无奇异轨道根数代替经典开普勒根数,迭代拟合得到改进广播星历参数,再将结果归一化到基于开普勒根数的广播星历参数。利用仿真算例验证了广播星历星上自主拟合算法的合理性。

用基于Givens变换的QR分解计算类GPS广播星历参数

分析研究类GPS广播星历参数拟合算法的必要性,来介绍可用于解最小二乘问题的Givens变换,讨论使用Givens变换计算MEO和小倾角GEO卫星的类GPS广播星历参数的适用性,并用模拟数据进行验证。

GPS广播星历参数拟合算法

介绍了GPS广播星历参数的最小二乘估计方法,推导了相应的计算公式。计算结果表明,文中给出的公式是正确的,其拟合精度以用户距离误差(URE)表示时,对预报轨道的损失小于1cm。

GPS星历参数比例因子的确定研究

介绍了GPS星历参数及其算法研究的现状,分析了GPS星历参数的比例因子与星历参数设计需考虑的四种因素之间的联系,讨论了星历参数比例因子的计算过程,并使用模拟数据对其进行了验证。

GLONASS和GPS广播星历参数及拟合算法分析

为了进一步为我国北斗卫星导航系统的星历参数设计提供借鉴,着重对格洛纳斯和全球定位系统的广播星历参数及拟合算法进行了对比研究,结果表明:同一组精密星历拟合出的全球定位系统的星历参数得到的卫星坐标精度相对较高;而拟合出的格洛纳斯星历参数在求解卫星坐标的速率方面有优势。

我国导航星广播星历参数算法研究进展

导航星广播星历是导航电文中的重要内容，研究广播星历参数算法对导航系统的设计有着重要的意义。本文综述了我国导航星历参数算法主要的研究方法以及进展，并通过比较各方法的优缺点，指出了算法的首选方案，最后结合实际工程应用，提出了需要进一步解决的问题。

参考系选择对Kepler广播星历参数拟合精度的影响

通过对MEO、IGSO、GEO三类导航卫星广播星历的开普勒轨道根数拟合方法及其拟合精度的分析研究，得出结论：开普勒轨道根数拟合导航卫星广播星历的方法，能很好吸收坐标变换过程中岁差、章动、极移、地球自转等因素对卫星星历拟合精度的影响。

基于星历拟合的GPS广播星历参数评估分析

为了更好地利用广播星历参数进行导航电文参数的优化设计,在拟合GPS广播星历参数的基础上,通过减少其中不同的调和项系数,分别对预报星历进行拟合计算分析,以对不同的GPS广播星历参数进行质量评估.结果表明,去掉GPS广播星历15参数中的Cis,Cic2个参数后用余下的13参数仍能满足普通用户的导航定位较高精度的要求.

第一类无奇点变量的广播星历参数拟合算法

广播星历参数是卫星导航电文的重要内容,一般通过对精密星历进行参数拟合得到,广播星历参数的拟合大多采用基于开普勒根数形式的广播星历参数拟合算法,研究表明,该方法在小偏心率轨道情形下,拟合精度较差。文章给出了基于第一类无奇点变量形式的广播星历参数拟合算法,仿真结果表明,采用第一类无奇点变量,可以有效解决小偏心率引起的拟合精度损失问题,拟合精度可达毫米级;此外,讨论了小倾角情况下算法的适应性,仿真结果表明,基于第一类无奇点变量的广播星历参数的拟合算法不能很好地适应小倾角情况;最后,对导航电文的外推能力进行了分析,并结合自主导航实际工程应用给出了自主导航电文拟合弧段长度为2h,更新频率为15min的初步设想。

导航电文星历参数对卫星轨道精度的影响

卫星导航定位的关键是获知导航卫星的精确位置,其轨道精度与导航电文中广播星历参数密切相关。分析了由广播星历参数计算的卫星广播轨道与精密星历确定的真实轨道之间的误差,并将其投影到卫星切向、径向和法向进行仿真研究。比较了民用导航电文(CNAV)和旧民用导航电文(NAV)的星历参数的差异,利用精密星历拟和出对应的广播星历参数,研究其星历参数的变化对卫星轨道精度的影响。分析了GPS不同频点播发的导航电文中星历参数在数据帧内的结构。研究结果表明:GPS卫星广播轨道误差一周内在2到4m内变化,而其在切向、径向和法向的投影值呈现周期性余弦变化,其演变周期与GPS轨道周期近似相等,而选取改进后的17个广播轨道参数表示的星历数据于15个星历参数对比,其轨道拟和误差值改善2～3cm.

LEO广播星历参数设计的无奇点根数法

针对LEO卫星的广播星历参数设计,在分析低地球轨道(LEO)卫星轨道根数变化特征的基础上,从第二类无奇点根数出发,对标准GPS广播星历的轨道及其摄动表征进行改造,提出一套专用于LEO卫星的23参数星历表示法,并推导了相应的用户卫星位置计算公式。拟合试验表明,20 min星历拟合的用户距离误差(URE)的均方根优于0.05 m。

GPS导航电文中星历参数量化对接收机性能的影响分析

导航电文包含卫星导航系统中定位解算的基础数据,卫星轨道的计算精度与导航电文中广播星历参数的精度密切相关。电文帧结构中排布的各星历参数量化位数受限于电文传输的信息速率,需要进行详细的设计论证。本文首次专门分析和大量仿真了GPS导航电文中由星历参数的有限量化字长引入的误差对卫星位置计算精度的影响,并通过GPSL1C/A数字中频信号模拟器和软件接收机进行了闭环测试,结果表明NAV格式星历参数量化前后卫星位置的计算偏差在2h的星历有效时间内不超过0.2m;进一步的仿真分析表明其所引入的UERE(用户等效距离误差)偏差不超过0.06m,而对用户定位结果的影响在厘米量级。

北斗广播星历参数拟合及精度分析

根据GPS ICD文档中定义的一组18参数广播星历模型及其用户算法推导了三维坐标对各参数的偏导数表达式,建立了18参数和卫星位置矢量之间的线性函数模型,利用最小二乘平差原理计算北斗卫星18参数广播星历,分别通过北斗卫星定轨数据对算法进行测试,结果验证了算法的正确性,同时证明在4小时之内,拟合误差优于0.01 m。

改进的卫星广播星历参数模型及其算法

考虑导航卫星受地球周期性的摄动力影响,提出了一种改进的导航卫星星历参数模型,给出了模型参数的计算方法和用该模型外推卫星轨道的计算步骤。仿真计算结果表明:该广播星历参数模型外推能力强,可较好地拟合卫星运动轨道。

GEO广播星历参数设计的无奇点根数法

北斗导航星座的GEO广播星历格式与MEO和IGSO的格式一致,但是GEO星历参数拟合和用户GEO卫星位置计算均需要引进人为设置的5°倾角旋转。从第二类无奇点根数出发,对标准广播星历的轨道及其摄动表征进行改造,提出一套专用于GEO卫星的16参数星历表示法,并推导了相应的用户卫星位置计算公式。拟合试验表明,在非地影期间,2h和3h星历拟合的用户距离误差(URE)的均方根分别优于0.05m和0.1m。

GEO卫星广播星历的拟合参数设计

基于第一类无奇点要素的拟合参数和5°倾角旋转法,可以实现GEO发播电文与MEO和IGSO的电文一致性,但是没有完全避免数学奇异性。文章从无奇点要素的选取和主要摄动力的影响分析两方面出发,提出了一套16参数的GEO星历表示法。首先,利用同步要素描述卫星的星下点运动轨迹;其次,摄动参数中顾及了地球引力位田谐项引起的定点漂移。拟合试验表明,2h星历拟合的用户距离误差的均方根优于0.01m。

基于北斗混合星座的星历参数适用性分析

针对北斗全球卫星导航系统混合星座条件下不同星历参数表达方法的性能评估问题，采用了从信息占用量、轨道拟合精度、接收机首次定位时间3个方面统筹考虑的评价方法。针对北斗系统的混合星座构型，比较北斗广播星历16参数和新设计的广播星历18参数的参数定义及用户算法异同，分析了不同星历参数表达所带来的性能变化。仿真分析结果表明，两种星历参数表达虽然都能描述北斗混合星座中的地球同步轨道（GEO）、中间地球轨道（MEO）、倾斜地球同步卫星轨道（IGSO）的卫星轨道特性，但是它们的具体性能有明显的差异，星历18参数的轨道拟合精度比16参数的提高了2～3cm，但其信息表达却多占用了63bit，且接收机首次定位时间多消耗了1．26s。