基于非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法比较

研究了非差与历元差分两种观测模型估计精密卫星钟差的方法,评价了分别利用两类观测模型估钟的特点。通过实际算例分析了两种观测模型估钟的处理速度与精度。计算结果表明:基于非差观测模型估计卫星钟差精度高、观测信息没有损失、可靠性高、可以实现模糊度固定,但由于未知参数多,解算速度较慢,且需要经过一段时间的收敛才能达到所需精度;而历元差分模型估计卫星钟差待求参数较少,计算效率高,且不存在收敛过程,但估钟精度比非差模型估钟收敛后的精度略低,且得不到钟差初值,需从导航电文中提取或通过其他方式获取,不过由此引起的系统性偏差,在定位时可被模糊度和接收机钟差吸收,不影响最终的定位结果。

顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法

BDS-3高稳定星载原子钟作为北斗星座的显著技术优势,在GNSS数据处理中尚未得到充分利用。针对严格时效性限制下GNSS超快速轨道钟差参数精度受限问题,本文提出顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法。首先,以GNSS轨道钟差参数间相关性为基础,构建顾及BDS-3星钟参数特性的GNSS定轨模型;然后,基于GNSS精密钟差产品,分析星钟约束对GNSS轨道钟差参数精度的影响规律;最后,为克服预报钟差精度与约束筛选对定轨影响,建立BDS-3星钟建模与GNSS超快速轨道钟差估计的同步处理方法。试验结果表明,在BDS-3星钟参数最优约束下,BDS-3与GPS轨道钟差精度可分别提升27.5%、5.1%和20.2%、5.2%;且较传统BDS-3星钟单历元处理策略,基于BDS-3星钟建模与GNSS超快速定轨同步处理方法,GNSS超快速轨道钟差精度可分别提升至4.8%与34.2%,轨道精度实现了毫米级改善。因此,顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法可有效对BDS-3高稳星钟信息模型化,并实现GNSS超快速轨道钟差精度的优化处理。

一种顾及轨道误差的实时GPS钟差估计方法

为了提高实时卫星钟差估计的精度和稳定性,提出了一种顾及轨道误差的实时GPS钟差估计方法。基于超快速轨道产品,分析了轨道标准差与绝对轨道误差的相关性。通过线性插值获得实时轨道误差信息,以优化先验残差的随机模型。基于先验轨道标准差阈值,采用分段方式剔除实时轨道异常卫星对应的观测值。实验结果表明:轨道标准差和轨道误差的相关性高达0.82。与常用的高度角相关的随机模型相比,GPS卫星钟差估计精度最大提高了15.2%,平均提高了8.1%,钟差误差的时间序列更加平稳,所有GPS卫星的平均钟差STD均在0.15ns以内。因此,超快速轨道产品中提供的轨道标准差与绝对轨道误差表现出较强相关。采用顾及轨道误差的实时钟差估计方法可提高GPS卫星钟差估计精度,准确识别并剔除GPS实时轨道异常的卫星,从而提高GPS实时钟差估计的稳定性。

GNSS实时卫星钟差估计在地震监测中的应用

为快速、有效地获取地震发生阶段震源周边地区站点的动态位移,为地震预警系统提供高可靠性的地表形变信息,利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)高频观测数据,基于非差估计法对多模GNSS卫星钟差进行实时估计及性能分析,并将其应用于精密单点定位(precise point positioning,PPP)实时计算2021年漾濞M w6.4地震和玛多M w 7.4地震的地面动态形变。结果表明,GNSS四系统实时估计卫星钟差的标准差(standard deviation,STD)均值为0.142 ns,其多系统组合PPP动态解的平均标准差在水平方向达到0.5 cm,高程方向达到1.0 cm,计算得到的地震动态位移波形相对GPS单系统更为稳定,而且能够获得较为准确的同震形变。

基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差

针对目前实时精密单点定位中,GPS卫星实时钟差服务所存在的精度问题,提出了一种基于IGU轨道的实时钟差估计方法。该方法基于IGU轨道,采用全球参考站非差载波相位观测值,进行实时钟差估计。数值结果表明：实时估计的卫星钟差与IGS最终产品的偏差大部分小于0.3 ns,平均优于0.2 ns;采用估计所得的实时钟差进行PPP静态定位,其精度可达12 cm,同时也可得到毫米级精度的天顶对流层延迟。

GPS精密卫星钟差估计研究

随着精密单点定位技术的发展,对于精确的卫星坐标以及卫星钟差改正精度的要求越来越高,精密卫星星历以及精密卫星钟差的求解成为制约精密单点定位技术发展的瓶颈。本文基于修复周跳的载波相位观测值与相位平滑伪距观测值,采用无电离层延迟星间单差精密卫星钟差估计模型,在先估计出整周模糊度后,进行了精密卫星钟差的估计,并采用与IGS事后精密钟差作二次差的方法进行精度分析,这对于提高精密单点定位精度具有一定的意义。

基于区域CORS多基站联合解算的精密卫星钟差实时估计

为了改善实时精密单点定位的精度和时效性,利用区域CORS网络采集的GPS载波相位观测值与IGU预报星历,通过多参考站联合解算,实现了基于星间、历元间差分技术的精密卫星钟差快速解算,并与IGS分析中心提供的最终精密钟差产品进行了比较.研究了不同的参考站分布和参考站数目对钟差估计产生的影响.试验结果表明,利用该算法估计的实时精密卫星钟差与IGS最终精密钟差产品具有较好的一致性,相对卫星钟差的估计精度可达到0.08 ns,平均中误差为46.2 ps;卫星钟差的估计误差基本上都在0.2 ns以内,平均中误差为73.2 ps.增加站间距可以有效减弱对流层参数之间的空间相关性,在保证观测精度和解算速度的前提下,合理增加参考站数目,对钟差估计结果的精度有一定提高.所提出的算法运算量小,解算速度快,仅需要少量参考站的载波相位观测值便可以迅速获得较高精度的实时卫星钟差产品.

星间单差GPS实时精密卫星钟差估计及精度分析

GPS实时精密卫星钟差是实现实时精密单点定位(RT-PPP)技术的关键,国际GNSS服务组织(IGS)提供的超快速(Ultra-Rapid)实时预报卫星钟差的精度(3ns)较差,不能满足RT-PPP的精度要求。首先利用GNSS区域参考站网数据,建立基于星间单差的观测模型,对GPS卫星钟差进行实时解算,并对钟差解算精度及影响因素进行分析;将解算的GPS卫星钟差用于不同站点的RT-PPP中,对定位结果进行精度分析。分析结果表明,实时解算的GPS卫星钟差的标准差均在0.16 ns以内。从定位结果来看,随着PPP站点与钟差估计区域参考站网距离的增加,其定位精度并没有明显降低,各站点的水平分量精度优于6 cm,高程分量精度优于7 cm,可满足厘米级精度实时精密单点定位的应用要求。

基于半参数最小二乘核估计的卫星精密钟差预报方法

研究半参数最小二乘核估计模型在精密钟差预报中的应用问题,提出一种基于时间自变量差值累加的窗宽参数计算模型,并通过实验验证该模型的有效性,讨论在不同预报时间长度和已知数据量的情况下模型预报精度。实验表明,与常规模型相比,半参数最小二乘核估计模型在预报精度与稳定性方面都取得较好的效果,可以满足精密单点定位对于精密钟差预报的精度要求。研究成果对于精密单点定位技术的推广普及具有一定的促进作用。

BDS/GPS实时钟差估计中ISB分析与函数模型设计

实时钟差产品是高精度广域差分位置服务(亚米级、分米级、厘米级)的基础产品,通过研究BDS/GPS融合的ISB,研究了各类型接收机BDS GEO/IGSO/MEO ISB差异,提出了在BDS/GPS联合的实时钟差估计中引入3个ISB参数的函数模型,在此基础上基于非差法实现了BDS/GPS联合的实时钟差估计。采用MGEX和湖南CORS实时观测数据进行了实时钟差解算,利用i GMAS产品综合中心提供的事后精密钟差产品作为基准,对比分析了新方法与原有方法的实时钟差产品的精度差异。结果表明,该方法与原方法估计的GPS钟差精度相当,对BDS实时钟差精度改进显著,尤其对BDS IGSO/MEO卫星,改进幅度在20%以上,验证了算法的有效性。

基于灰色系统模型的IGS精密钟差预报

钟差是精密单点定位中的重要误差源,IGS及其分析中心能够提供高精度卫星钟差改正信息,但其具有滞后性,一般要13d后才能获取。基于此,在讨论灰色系统建模的基础上,利用12d的IGS钟差文件进行GM(1,1)建模与预报,并将其结果与二次多项式的预报结果进行比较分析,同时对Rb钟和Cs钟的GM(1,1)模型预报效果进行讨论,得出一些有益的结论。

基于历元间差分模型的精密钟差加密算法研究

提出一种高精度的钟差加密方法。采用历元间差分载波相位观测值,得到高精度历元间相对卫星钟差,并应用这一相对钟差产品对IGS 5min钟差进行加密,获得30s采样的"高频度"钟差。与数学插值算法相比,该加密算法有一定的优越性,加密误差在0.03ns以内,且不同稳定度的星载钟差异较小。

基于非差模型的GPS卫星实时钟差估计精度分析

通过分析实时钟差估计的解算过程,实现了基于非差模型的GPS卫星实时钟差估计,利用区域和全球数据、最终和实时轨道分别求解实时钟差,并将其结果与IGS实时钟差产品进行对比,分析GPS卫星实时钟差产品的精度。算例表明:采用IGS最终轨道产品实时解算卫星钟差,平均钟差精度达到0.2ns;采用IGS实时轨道产品实时解算卫星钟差,平均钟差精度达到0.25ns;IGS实时钟差产品平均钟差精度达到0.2ns以内。实时估计的钟差和IGS实时钟差产品精度差异有很大一部分是由于双方采用的钟差解算策略不同造成的,IGS实时钟差产品和IGS实时轨道产品是同一软件求解得到,符合性更好,且两种实时钟差产品在精度评定时选择IGS最终钟差产品为参考,这对IGS实时钟差产品的评估也会有利。

基于广播星历轨道区域钟差估计的非差实时精密定位分析

提出一种通过固定广播星历轨道估计精密卫星钟差,实现在一定区域范围内高精度单点定位的方法。基于PANDA软件分析了钟差估计中不同基准站的分布策略,给出我国范围内一组优化的基准站分布策略。实验表明,在此策略下,使用广播星历轨道通过钟差估计能达到静态1 cm、动态6 cm的定位精度。

基于非差模式的精密卫星钟差近实时估计

在目前精密单点定位（PPP）中,GPS卫星钟差的实时估计已经成为影响PPP实时解算一个至关重要的因素。提出一种基于非差模式下利用卡尔曼滤波进行精密卫星钟差参数估计的方法,经验证,与IGS事后精密卫星钟差相比,其精度能够达到0.5~1 ns,高于利用Bernese软件进行解算的结果。基于估计结果和比较可靠的信息数据来源,可以实现较高精度的实时精密单点定位。

区域实时双系统精密卫星钟差估计及PPP精度分析

针对精密单点定位对国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)钟差产品过度依赖的问题,联合区域测站使用非差和历元间差相结合的方法,解算出区域实时全球定位系统(GPS)及格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)钟差产品作为自估钟差;将自估钟差和IGS实时钟差分别与欧洲定轨中心(CODE)最终5 s精密钟差产品进行比较分析。试验结果表明,自估的区域实时钟差产品与CODE最终5s精密钟差产品具有良好的一致性,可以满足实时卫星钟差精度的要求。在使用自估区域实时钟差产品的情况下,动态精密单点定位精度在北(N)、东(E)方向达到了5 cm,在天(U)方向达到了10 cm。自估区域钟差估计算法利用小区域测站,便可以获得与IGS全球实时钟差精度相当的实时区域钟差产品,这对自主区域高精度定位具有一定的实用价值。

GPS卫星钟差高精度模型化及在精密单点定位中的应用

采用多项式和结合周期项的混合函数模型进行GPS卫星钟差高精度模型化与精度分析。结果表明,周期项对于卫星钟差模型化精度的提高具有重要作用。对于Rb钟卫星,BlockⅡF卫星钟差模型化精度0.03m(约0.1ns)左右,BlockⅡR和BlockⅡR-M卫星钟差模型化精度0.05m(约0.2ns)左右,而Cs钟卫星钟差模型化精度则低一个数量级。采用精密单点定位进行模型化结果分析得到,混合模型化钟差参与解算的定位结果精度可达cm级,收敛时间约为4h。以上表明,简单的模型化参数可在一定程度上代替繁琐的序列钟差,实现简化GPS卫星钟差服务模式。

随机模型在GPS卫星钟差估计中的应用

卫星钟差是影响定位精度的重要误差源之一。针对不同接收机评估其伪距观测精度,选择相应的相位观测方差,构建合理的随机模型。采用56个IGS(International GNSS Service)跟踪站观测数据解算卫星钟差,并进行定位验证。结果表明:基于该方法的钟差估计结果与传统的钟差估计方法的结果在定位精度上改进约为5%。使用IGS卫星钟差,将该随机模型用于定位解算,10个测站中,7个测站收敛时间与定位精度有明显改进,收敛时间相较于传统定权方式的解算结果改进最高可达78%、定位精度改进最高可达86.55%。

基于最新对流层改正模型的卫星钟差精度实时估计

研究了基于星间差分和历元间差分观测模型的卫星钟差估计方法,估计了精密卫星钟差历元间差值,利用导航星历或预报星历提供的相对钟差,求解出卫星的相对钟差。通过自编程序解算IGS站的观测数据,与IGS作差后比较发现,估计得到的卫星相对钟差与IGS互差优于0.8ns,略低于IGS事后发布的优于0.1 ns的精度。结果表明:基于星间差分和历元间差分方法,计算效率高,未知参数少,不存在收敛过程,可用于较高精度的实时精密单点定位。

低轨卫星定轨中精密卫星钟差的插值方法

分析了多种精密卫星钟差的插值方法,将插值结果与JPL等IGS分析中心结果相比较,最后将钟差插值结果进行低轨卫星定轨,并对不同插值方法得出的定轨精度进行分析。结果表明,利用GPS地面跟踪站的观测数据,估计GPS卫星钟差,估计精度可达0.1～0.3ns。将其应用于CHAMP卫星定轨,其定轨精度优于10cm。