广播星历旋转误差对低轨星载BDS-3/GPS实时精密定轨影响分析

基于LT-01A卫星星载BDS-3/GPS观测值进行了星载实时精密定轨研究,并重点分析了广播星历旋转误差对实时定轨精度的影响。通过赫尔默特转换评估了所选时段内GPS和BDS-3广播星历轨道旋转误差,显示BDS-3广播星历旋转误差可达-8.7 mas,平均量级较GPS大约2.5倍。BDS-3广播星历经旋转改正后,轨道切向、法向均方根(RMS)误差从25 cm左右提升至10 cm量级,提升幅度超过50%。因此,基于星载BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨精度受BDS-3星历旋转误差影响严重,且主要作用于切向和法向。经过旋转改正后,单独BDS-3实时定轨在切向、法向、径向RMS分别为21.0 cm、10.7 cm及11.2 cm,其切向和法向精度比改正前分别提升15.0%和31.8%;BDS-3与GPS联合定轨进一步提升切向精度至19.4 cm。得益于BDS-3广播星历较高的精度,单BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨在旋转改正前的三维RMS分别为31.9 cm和29.2 cm,较单GPS实时定轨分别提升9.1%和16.8%;添加旋转改正后,其定轨精度分别提升至26.7 cm和25.0 cm,较单GPS实时定轨分别提升22.6%和27.5%。

GPS广播星历的轨道误差分析

分析了2002—2006年GPS广播星历轨道误差的变化情况,并对其影响因素进行了讨论。分析表明,由于L-AII计划的实施和其他工作,2006年GPS广播星历的轨道精度较2002年有了较大的提高。

GPS卫星广播星历轨道误差的探讨

对GPS卫星播发的广播星历进行分析 ,利用获得的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量计算卫星轨道坐标 ,并与精密星历的轨道坐标进行比较 ,探讨广播星历的轨道精度。

GPS广播星历轨道误差试验研究

介绍了如何利用广播星历中的开普勒轨道参数和轨道摄动修正量计算GPS卫星轨道坐标的方法和步骤。编写了根据广播星历计算GPS卫星轨道坐标软件 ,并根据实际广播星历数据计算了GPS卫星轨道坐标 ,然后与同一历元的IGS精密星历所提供的每 15minGPS卫星的坐标进行了比较 ,探讨其轨道误差 ,并得出了一些值得借鉴的结论。

基于时变多项式的InSAR轨道误差去除和DEM估计

针对现有数字高程模型的更新生产模式难以满足实景三维、智慧城市信息化建设的迫切需求,InSAR重轨技术通过短周期重返有望实现快速、大范围、高精度的DEM估计。然而,在重轨模式下,两景SAR影像的轨道误差难以通过干涉过程抵消,严重的时变轨道误差难以满足高精度测图的需求。因此,利用重轨InSAR技术获取DEM的关键在于去除轨道误差的影响。鉴于此,本文提出了一种基于时变多项式模型估计轨道误差的方法,该模型分块构建时频基线和轨道误差之间的函数关系,并利用加权最小二乘实现轨道误差的稳健估计;首次使用我国L波段InSAR数据在湖南省境内获取的数据进行了测试,并估计了InSAR DEM,试验结果验证了该方法的有效性和稳健性;利用星载ICESat-2数据验证了该方法估计DEM的精度,两试验区的RMSE分别为4.58、6.44 m,相比于传统轨道误差去除和DEM估计的方法(8.94、13.68 m)分别提高了48.8%、52.9%。

近地小行星轨道误差的统计分析

精确确定近地小行星轨道是近地天体监测预警工作的重要部分之一,然而由于观测弧长、观测精度以及力模型的制约,不同目标存在不同的轨道误差,基于JPL(Jet Propulsion Laboratory)小天体数据库中3万多颗近地小行星的轨道数据,对其轨道根数误差开展了统计分析研究。发现近地小行星轨道半长径误差存在双峰分布现象,且产生的原因与观测弧段的分布有关。研究了半长径误差与观测弧长的关系,得到了拟合优度达0.90的回归方程,进一步将绝对星等参数考虑在内,采用BP(Back Propagation)神经网络训练方法对观测始末时间跨度、轨道周期、绝对星等。半长径误差搭建了参数训练网络,该方法使得拟合优度进一步提升至0.96,能够快速合理地对近地小行星半长径误差进行评估。此外,对比了观测弧长对半长径误差、偏心率误差、倾角误差的影响,发现3者随观测弧长增加的改进程度存在差异,最后,还对比分析了半长径与轨道倾角误差分布随轨道倾角的变化,发现倾角误差分布特征与观测精度的选择效应有关。这些统计分析工作有助于增加对近地小行星轨道误差分布规律的认识,为进一步改进近地小行星轨道精度提供参考。

城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差仿真研究

[目的]针对我国城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差对弓网动态性能的影响,基于现场实测数据,结合刚性接触网弓网系统仿真分析,对车速160 km/h受电弓与刚性接触网系统设计出满足条件的技术参数。[方法]首先,对广州地铁三北线进行供电接触网导高(接触线至轨面的垂直距离)参数实测,对导高的概率分布规律进行了分析,认为导高分布与定位点静态高度分布基本一致,均服从正态分布;然后,在考虑导高施工误差的情况下,选取DSA250型受电弓,根据TB/T3271标准建立了弓网动态仿真模型;最后,仿真分析了不同导高施工误差下的弓网动态性能,并设计了满足车速160 km/h的弓网系统技术参数。[结果及结论]刚性悬挂装置导高的施工误差服从正态分布的概率分布模型;导高存在施工误差的接触力标准差是无施工误差的2~3倍,说明导高施工误差对弓网动态耦合性能的影响显著;对刚性悬挂导高的施工误差,锚段关节处6个定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为2 mm的正态分布,其他定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为3 mm的正态分布。

T型轨道检查仪轨距测量固有误差及其补偿(下)

T型铁路轨道检查仪为T形小车结构,在测量曲线轨距时,由于测量原理存在缺陷,测得的轨距中会引入固有误差(D值误差),导致“假轨距”问题。在分析轨距测量原理和D值误差,以及D值误差对轨距测量准确度影响的基础上,讨论短纵梁、线形参数补偿、增加轨距辅助测头等处理“假轨距”问题的常见方法,提出惯性轨迹补偿方法,并在试验线路上验证轨距补偿效果。结果表明,采用惯性轨迹补偿方法补偿后,T型铁路轨道检查仪测得的轨距更接近实际轨距,且满足TB/T 3147—2020《铁路轨道检查仪》要求,重复性和一致性优于轨距辅助测头补偿方法。基于2种补偿方法效果的分析,提出优化铁路轨道检查仪标准的相关建议。

T型铁路轨道检查仪轨距测量固有误差及其补偿(上)

T型铁路轨道检查仪为T形小车结构,在测量曲线轨距时,由于测量原理存在缺陷,测得的轨距中会引入固有误差(D值误差),导致“假轨距”问题。在分析轨距测量原理和D值误差,以及D值误差对轨距测量准确度影响的基础上,讨论短纵梁、线形参数补偿、增加轨距辅助测头等处理“假轨距”问题的常见方法,提出惯性轨迹补偿方法,并在试验线路上验证轨距补偿效果。结果表明,采用惯性轨迹补偿方法补偿后,T型铁路轨道检查仪测得的轨距更接近实际轨距,且满足TB/T3147—2020《铁路轨道检查仪》要求,重复性和一致性优于轨距辅助测头补偿方法。基于2种补偿方法效果的分析,提出优化铁路轨道检查仪标准的相关建议。

GLONASS广播星历轨道误差分析与精度评估

以2017年GLONASS广播星历为实验数据,从不同型号卫星的多个角度出发对GLONASS广播星历轨道误差与钟差误差短期规律、长期精度及轨道误差统计特征进行了全面的分析研究。分析结果表明:短期内GLONASS卫星轨道误差与钟差都存在约12h的周期规律,新型号的GLONASS-K卫星周期规律更明显。从长期来看,目前GLOANSS广播星历轨道精度在径向、切向、法向可分别达到0.52、2.18、0.71m,GLONASS-K卫星切向精度最差,可达4.18m;钟差精度可达10ns,新型号的GLOANSS-K卫星钟差精度没有明显提高;空间测距信号误差可达3.01m。从GLONASS广播星历轨道误差统计特征来看,只有轨道法向误差均值为0,轨道3个方向误差的相关性不明显,只有轨道法向误差近似服从高斯分布。

关于广播星历轨道误差的探讨

通过利用广播星历中的开谱勒轨道参数与轨道摄动修正量计算卫星轨道坐标与精密星历的轨道信息进行比较 ,探讨广播星历的轨道精度。

基于PSO-BP神经网络的广播星历轨道误差预测模型

在卫星导航数据处理实践中,发现广播星历轨道误差中客观存在不确定性的规律现象,针对这种不能用确定数学模型表示的误差信息,建立基于粒子群优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的轨道误差预测模型。通过粒子群算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行全局寻优,利用广播星历解算出的卫星空间位置和速度,并结合时间信息和摄动改正数对神经网络进行训练和测试。结果表明该模型对广播星历轨道误差具有较好的拟合能力和预测效果,用该模型对卫星位置解算提供误差补偿,可有效提高卫星定轨精度,降低系统级误差。

基于LSTM预测误差的轨道交通弓网接触力异常识别算法

[目的]接触力是轨道交通弓网综合检测的重要内容,也是弓网系统性能的重要评价因素,但在检测过程中常受到外部环境的影响而出现异常检测数据。目前针对弓网接触力异常检测数据的剔除主要依赖于人工,影响数据分析效率,因此需深入研究弓网接触力异常识别算法。[方法]梳理了弓网接触力常见的异常形式,分析了不同异常形式下接触力检测数据的特征。提出了一种基于LSTM(长短期记忆网络)预测误差的弓网接触力异常识别算法,通过使用正常的接触力数据训练LSTM模型,使该模型能够对接触力变化趋势进行预测。为实现正常区段与异常点的精确划分,使用基于置信区间的异常检测数据识别方法。为降低长距离异常数据对LSTM模型预测效果的影响,提出了一种基于预测值置换的异常数据处理方式。通过高速综合检测列车测得的真实检测数据,分别对三种常见异常形式的弓网接触力识别效果进行验证。[结果及结论]提出的算法能够较好地实现对弓网接触力异常的识别。

GPS广播星历轨道误差分布模型探讨

针对卫星导航系统监测评估工作中存在的监测非实时、阈值设置不合理等问题,提出依据广播星历参数长期演化特点来确定误差分布模型的方法:选用iGMAS分析中心的广播星历及IGS事后精密星历对广播星历的轨道误差进行研究分析,并对误差分布模型进行假设检验。实验结果表明:IIF和IIR-M型卫星的轨道误差服从正态分布,IIR型卫星的轨道误差服从以2个正态分布组成的双峰分布。

IGS精密星历的误差分析

采用高精度的ITRF2000全球参考框架、新的地球物理模型和误差改正模型、统一的卫星轨道参量和地球自转模型、统一的数据处理策略,重新处理了IGS全球跟踪站数据以求解1994～2004年的GPS卫星轨道。通过轨道比较评估了IGS精密星历的系统偏差和随机误差,发现IGS精密星历标称精度和实际精度存在差异,特别是早期结果。IGS精密星历在不同时期存在不同的系统偏差,主要由其在不同时期采用的不同ITRF序列参考框架之间的差异引起,IERS公布的转换参数不能完全表征ITRF序列间的差异。相对于重解精确轨道,IGS精密星历随机误差随时间逐渐减小,1994年为15～20cm,1998年逐渐减小到6～8cm,1998年以后小于5cm。

网络RTK的轨道误差分析与消除

卫星轨道对于长距离、大范围的GPS定位来说 ,也是一项比较大的误差源。本文为了便于分析卫星轨道误差对网络RTK距离观测值的影响 ,首先定义了一种测站坐标系 ,然后在此坐标系中推导了卫星轨道误差对距离观测值的精确影响公式 ,并分析了轨道误差对单差距离观测值的影响与各变量之间的关系 。

基于逆滤波的轨道不平顺测评误差分析及滤波参数优化

弦测法是目前国内外使用最普遍的轨道不平顺测评方法之一。本文采用滤波模型描述弦测法对轨道不平顺的测评过程,借助频率采样方法构造逆滤波器实现轨道不平顺波形的复原,进一步定义滤波器等效长度和误差放大系数,对不同滤波器设计参数的误差影响进行分析,发现截止波长与采样步长的增加将导致误差快速积累;滤波器等效长度越大,波长的截断效果越明显,滤波效果越好。提出轨道不平顺测评过程中滤波参数的优化思路:一是采用更小的采样步长提高测评精度,二是采用更高的滤波器阶数优化滤波效果。以一段1km长的高速铁路轨道区段为例,根据逆滤波器设计方法,实现其轨道不平顺的复原,检测精度为0.01mm时测评误差在1~50m波长范围不超过0.84mm。

脉冲星导航系统的星历表误差RKF校正算法

为了减小星历表误差对脉冲星导航系统的影响,本文提出了一种针对星历表误差的RKF(Robust Kalman filter)导航定位方法。通过对星历表误差进行分析,得到星历表误差随时间变化的关系。建立带有星历表误差的量测模型,利用Kalman滤波原理进行计算。在Kalman滤波计算的过程中,星历表误差项是未知的,利用矩阵不等式进行处理,最终确定误差协方差的下界,并计算反馈增益得到最终的状态估计值。将RKF方法与UKF和其他两种处理星历表误差的滤波方法分别在绕飞地球和火星的轨道上进行测试并进行对比分析,实验结果表明,提出的方法可以取得到比UKF和其他两种滤波方法更高的定位精度,有效的减小星历表误差对脉冲星导航系统的影响。

轨道误差对近实时GPS遥感水汽的影响研究

利用GPS技术近实时探测水汽对于气象预报、气候研究具有重要的应用价值 ,而近实时探测需要使用GPS卫星的预报星历 ,预报星历的误差会直接影响到实时水汽探测的精度。利用从IGS资料处理中心下载的精密预报星历和最终星历 ,对 2 0 0 0年北京GPS水汽试验中的资料进行了解算 ,并结合探空资料计算的水汽进行了分析。结果表明 :以探空为标准 ,使用精密预报星历计算的水汽总量均方根误差为 0 31cm ,最终星历为 0 30cm ,二者差别不大 ,为 0 0 1cm ,证明使用精密预报星历可以满足近实时探测水汽的要求。

导航卫星广播星历误差特性频域分析及预报模型

广播星历误差是影响卫星导航用户定位精度的重要因素之一。文章以GPS为例,应用误差频谱分析方法对GPS广播星历在频域内的误差特性进行分析,利用频谱分析模型及其与AR的混合模型对星历误差进行预报。分析结果表明,GPS广播星历具有明显的周期变化;频谱分析模型可以发现星历误差的主要周期变化,但预报精度不高;频谱分析和AR混合模型预报精度较高,经过误差补偿后,广播星历精度在0.5m以内(1σ)。