星间单差模糊度固定的低轨卫星精密定轨精度分析

高精度、高可靠性的卫星轨道是实现低轨卫星精密应用的重要前提,而模糊度固定技术是提高卫星定轨精度的关键途径。研究了基于整数钟的星间单差模糊度固定原理和方法,并利用2019年4月—5月的两颗GRACE⁃FO(gravity recovery and climate experiment follow on)卫星数据(GRACE⁃C/D)系统评估了固定解对低轨卫星简化动力学和运动学定轨的精度提升效果。结果表明,两颗卫星简化动力学和运动学定轨的宽巷模糊度固定率均达到99%,而窄巷模糊度固定率在95%左右。对于简化动力学定轨,GRACE⁃C/D固定解轨道的重叠轨道的3D均方根误差(root mean square error,RMSE)分别从7.1 mm和7.4 mm减小到了4.2 mm和3.6 mm;卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)残差标准差(standard deviation,STD)分别从15.9 mm和14.4 mm降低到了10.8 mm和11.0 mm,精度提升了32%和24%;K波段测距残差RMSE从8.0 mm减小到2.9 mm,进一步表明固定解还能有效提升低轨卫星间相对位置精度。对于运动学定轨,与精密科学轨道产品互差3D RMSE,浮点解分别为37.5 mm和36.4 mm,固定解分别为27.7 mm和25.5 mm,精度提升约28%,SLR残差STD也减小了约20%。

区域GNSS网的整数卫星钟差解算

基于双差模糊度的整数性质,从理论上证明,通过固定基准模糊度可以使整网的星间单差模糊度都恢复整数性质,实现星间单差模糊度固定,从而得到整数卫星钟差。提出模糊度连续弧段的概念,改进基准模糊度选取方法。实验表明,对于1 d弧长的区域观测网数据,与旧方法相比,新方法获得的基准模糊度的数量增加近1倍;基准模糊度固定之后,窄巷模糊度成功固定的比例从60%左右提高到90%左右。将得到的整数卫星钟差用于30 min弧长的快速静态PPP,实现固定解的比例为96.00%。模糊度固定之后,PPP定位N、E、U方向的RMS分别达到7.3 mm、9.8 mm、23.3 mm。