IGS超快速星历预推GPS卫星轨道精度分析

在GPS卫星星历中,除了GPS广播星历能被GPS用户实时获取进行实时定位和导航外,IGS超快速星历(IGU星历)有24 h的预推轨道也能被GPS用户实时得到,可以利用IGU星历的预推轨道进行实时定位和导航。文中对IGS发布的IGS超快速星历(IGU星历)预推轨道精度进行了分析。研究表明,随着IGU发布的频度提高,其预推轨道精度也进一步提高,对于每天发布4次的IGU星历,预推轨道的前6 h轨道精度在X、Y、Z方向分别为3.2 cm3、.4 cm、3.2 cm。

基于超快速星历的数值天气预报可行性研究

为实时获取高时空分辨率的大气水汽场,基于地基GPS遥感大气水汽原理,结合香港CORS网的实测数据进行处理,根据大气可降水量(PWV)解算过程中超快速星历预报部分的时间跨度不同,设计了3个方案,并比较了各方案中最终精密星历、超快速星历和探空资料解算得到的PWV序列。结果表明,利用超快速星历估计PWV与最终精密星历结果一致,其精度满足气象预报等实时业务的要求。

超快速星历的实测信息和预报信息反演大气可降水量的误差分析

在近实时观测水汽中,需要精确的卫星星历文件。为了确定IGU的实测星历和预报星历对PWV的误差影响,采用陆态网2016年GPS站点的观测数据和GAMIT软件,利用从IGS中心下载IGU的实测星历和预报星历分别反演PWV,并以精度最高的IGF为标准,确定二者对PWV的影响。结果表明:IGU的实测星历和预报星历的轨道误差为4.5 cm,造成PWV的误差约为0.09 mm,用两种方法反演的PWV在均方差上都小于0.3 mm,平均偏差不超过0.06 mm,相关系数达到99%,说明IGU的实测PWV和预报PWV在变化上有很好的一致性。以IGF为标准,最终星历和IGU实测星历的均方根误差约为0.327 mm,与IGU预报星历的均方根误差约为0.16 mm,使用实测星历比预报星历误差增大0.167 mm,差别不大,对PWV的结果影响较小,表明使用IGU的实测星历和预报星历可以满足近实时遥测水汽的需求。

基于超快速星历反演大气可降水量的精度分析

水汽是预报某些灾害性天气的重要依据,因此及时获得高分辨率的水汽产品对精准预报天气具有至关重要的意义.针对最终精密星历更新速度较慢、时延较长,无法满足实时反演大气可降水量的要求,提出一种利用超快速星历代替最终精密星历反演大气可降水量的方法:基于地基GNSS反演大气可降水量的原理,利用GAMIT软件,根据国际GNSS服务(IGS)网站提供的不同精度的星历产品获得大气可降水量,并与气象探空站所获得的大气可降水量对比分析.研究结果表明,利用超快速星历所获得的大气可将水量与最终精密星历一致,二者平均差值优于0.1mm,且与探空站测得的大气可降水量值非常一致,其精度可以满足天气预报的需求.

应用iGMAS超快速星历的实时精密单点定位研究

中国主导建设的国际GNSS监测评估系统(iGMAS)相比国际上比较成熟的IGS系统在产品精度等方面存在差别,目前实时精密单点定位应用多采用IGS实时、近实时产品。为改变这一现状,针对iGMAS产品特性以及实时精密单点定位对超快速精密星历的需求,对iGMAS超快速星历的精度和稳定性方面进行评估,设计了iGMAS产品实时/事后下载应用程序,开展了基于iGMAS超快速星历的实时精密单点定位研究,并结合NovAtel OEM617双频接收机进行了GPS实时精密单点定位试验。实验结果表明,在连续观测23 min后定位误差即可收敛到分米级,较接收机原始定位精度高一个量级,且稳定性好,最终在E/N/U方向定位误差均方根分别为7.2 cm、6.4 cm、15.2 cm,与应用IGS超快速星历实时PPP试验取得相近的结果。研究实现了iGMAS数据获取、评估和实时PPP应用的一整套方案,验证了iGMAS超快速产品的性能,对推进iGMAS产品的应用提供了借鉴。

基于IGS超快速星历的高精度实时GPS测量

IGS的几种星历产品中,精密星历精度虽然高,但不能实时获得,并且它是影响高精度实时测量应用的主要因素。讨论几种星历产品数值上的差异,在实际计算中使用超快预报星历替代精密星历,并比较它们基线解算结果和天顶延迟解算结果。结果证明:两种星历计算的基线差别非常小,因此,在高精度GPS数据处理中可以直接使用超快预报星历,得到高精度的实时坐标。同样可以应用在GPS气象中,用超快事后星历实现对流层实时监测。

基于超快速星历的GAMIT高精度基线解算研究

由于IGS最终星历需延时12 d才会在其中心发布,不能满足应急保障的需要,因此提出了使用超快速星历IGU进行GAMIT高精度基线解算的方法。分别采用IGS最终星历和IGU超快速星历对GPS控制网基线进行解算。结果表明,使用IGS最终星历和IGU超快速星历解算的中长基线坐标分量差值不超过2 mm,可满足特定情况下高精度快速解算基线的需求。

基于超快速星历进行实时反演大气水汽总量的可行性研究

从GPS气象学实际应用的角度出发,能够实时获取高时空分辨率的大气水汽场是一个十分关键的问题。基于地基GPS遥感水汽的原理,利用香港地区CORS网的实际测量数据进行试验,根据IGS网站提供的不同精度的轨道信息设计了试验方案,并且比较了方案中最终精密星历、超快速星历以及气象探空站探测得到的大气可降水量序列。实验结果表明,利用超快速星历反演算出的大气水汽总量与最终精密星历一致,其精度可以满足气象预报等实时业务的需求。

利用超快速星历进行数值天气预报的可行性研究

实时获取高时空分辨率的大气水汽是制约数值天气预报准确性的关键问题。基于地基GPS遥感大气水汽原理,结合香港CORS网的实测数据进行处理,对由IGU超快速星历、IGS精密星历和探空资料解算的大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)序列进行比较分析。实验结果表明,利用超快速星历估计PWV用于数值天气预报是切实可行的。

超快速星历卫星轨道和钟差预报精度分析

GNSS空间信号精度监测评估是全球连续监测评估系统（iGMAS）监测评估中心的一部分，其主要任务是对导航系统实时播发的导航电文中卫星轨道、钟差进行监测评估。由于超快速星历较广播星历精度更高，且二者都具有实时性，因此考虑选取超快速星历作为参考值实时评估广播星历的精度。基于此，本文对IGS和CODE提供的超快速星历24h预报精度进行分析，与事后精密星历对比，分析结果显示：IGU星历中GPS卫星轨道精度在X、Y、Z方向分别为39．1mm、34．9mm、40．1mm，位置精度为66．9mm，卫星钟差精度为5．0ns；CODE超快速预报轨道精度在X、Y、Z方向上分别为37．3mm、43．2mm、46．6mm，位置精度为74．9mm，卫星钟差精度为5．2ns。此外，分析了24h预报轨道精度趋势，得出随着预报时间的延长，预报轨道精度降低。通过实验分析，超快速轨道和钟差可用于空间信号监测评估。

IGS超快速星历精密轨道精度分析

介绍了IGS的星历类型,对IGS发布的IGS超快速星历(IGU星历)前24 h精密星历轨道精度进行了分析,研究表明,IGU星历中精密星历的前6 h轨道精度与IGU星历中精密星历前24 h的轨道精度相当。

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间,针对此,提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7d的实测数据,利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定,并以3d解事后轨道作为参考,评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明,利用广播星历作起算轨道时,北斗实时滤波轨道平均需要经过15h收敛才能达到稳定,而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳,未出现明显的收敛现象,并且7d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5m、20cm和30cm,IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30cm、15cm和10cm。

超快速精密星历反演大气可降水量的精度分析

针对最终精密星历产出时延较长,无法满足实时反演大气可降水量的问题,基于加米特(GAMIT)软件,采用超快速精密星历(IGU)的24 h预报星历和最终精密星历(FPE),分别对中国香港地区2018年全年19个连续运行参考站(CORS)的大气可降水量(PWV)进行了反演解算,并结合实际降雨量,分析IGU星历对于PWV的反演精度。结果表明:IGU-PWV与探空数据(RAD)PWV相关系数达到了0.96,IGU-PWV与FPE-PWV相关系数达到0.99;IGU-PWV值与RAD-PWV全年均值相差为3.73 mm,在雨季二者相差4.98 mm,在非雨季二者相差2.49 mm,且全年IGU-PWV变化趋势基本与实际降雨量变化趋势一致。综合可知,IGU的24h预报星历能够满足实时探测大气可降水量的精度要求,可作为水汽探测的手段之一。

快速精密星历替代精密星历定位的初步研究

由于GPS精密定位所需的IGS精密星历要在两周以后才能得到,因而利用两天后即可得到的快速精密星历、12小时后得到的超快速精密星历代替精密星历是GPS应用于地震短临预测的一个重要条件。本文利用北京市全球定位综合应用服务系统中五个GPS连续观测站一年半的数据,分别用三种星历进行精密定位计算,得到了小规模网中快速精密星历一般可以代替精密星历进行精密定位计算的结果。

不同星历下GAMIT高精度基线解算结果的对比研究

由于IGS最终精密星历的发布需延时12天以上,不能满足测绘生产作业中实时解算快速获取坐标的要求,因此本文实验分别利用IGU超快速星历、IGR快速星历和IGS最终精密星历对中国及周边地区11个IGS站的观测数据进行基线解算,对三种星历的解算结果进行对比分析。实验结果表明,三种星历解算出的坐标各分量较差小于4.0mm, 标准化均方根NRMS值差异细微,均小于0.25,在急需得到坐标情况下,另外两种星历代替IGS最终精密星历进行基线解算是可行的。

不同星历的GAMIT高精度基线解算

针对高精度导航定位数据处理中的最终精密星历的公布时间会延迟10d左右而导致不能即时满足工程应用的问题,基于GAMIT/GLOBK软件,使用快速精密星历和超快速精密星历代替最终精密星历对实测的CORS站数据进行基线解算,并与使用其他2种星历进行基线解算的精度相比较。实验结果表明在特殊情况下使用这2种星历代替最终精密星历进行基线解算是可行的。

基于星载双频GPS的长基线卫星编队高精度快速星间相对定位

国际全球导航卫星系统服务(international GNSS service,IGS)精密星历产品的产生时间较长和一阶差分电离层延迟影响是长基线卫星编队利用星载双频全球定位系统实现高精度快速星间差分相对定位存在的两大问题。针对上述问题,提出了一种基于IGS超快速星历的动力学单差消电离层组合相对定位方法,该方法利用IGS超快速星历,加快数据准备;通过构建单差消电离层组合,消除一阶单差电离层延迟的影响。采用重力反演与气候实验卫星一周的观测数据进行相对定位实验,由K波段测距系统检核的结果为7.05 mm,与采用精密星历的精度相当,从而验证了利用本方法可以快速实现长基线卫星编队毫米级相对定位。

基于IGU星历的实时卫星钟差加密方法研究

主要介绍了利用IGS提供的超快速观测星历和预报星历进行5 min和30 s实时卫星钟差获取的方法,并对利用这两种星历文件获取的卫星钟差与IGS提供的最终星历做比较,最后得出结论:基于IGS的超快速观测星历采用线性模型预报实时卫星钟差的精度高于基于IGS超快速预报星历采用三次样条函数直接内插获得的实时卫星钟差的精度,可以达到3 ns,能够满足一般实时单点定位的精度要求。

不同星历产品对高速铁路框架控制网解算精度的影响

基于GAMIT/GLOBK基线解算模块,分别利用国际GNSS服务组织提供的快速星历(IGR)和超快速星历(IGU)产品对某高速铁路框架控制网(CP0)数据进行基线解算,将解算结果与最终星历(IGF)产品的解算结果进行对比,验证不同星历产品(IGR及IGU)对控制网基线解算精度的影响;对基线解算结果进行二维约束平差,得到各个站点的平面坐标,并与IGF产品解算的结果进行对比。结果表明,IGR及IGU产品解算的基线平差结果 x分量精度均优于1.5 mm,y分量精度均优于3 mm,IGU产品解算结果的误差略大于IGR,但平面误差均为mm级,可满足高速铁路框架控制网的精度要求,而IGU星历产品相较于IGR星历产品时延更短,更能满足高速铁路框架控制网对于时效性的要求。

IGF/IGR/IGU星历产品反演大气可降水量可行性分析

利用快速精密星历(IGR)和超快速精密星历(IGU)产品对香港地区连续运行参考站(HKCORS)数据进行地基GNSS PWV反演的可行性进行实验,并对结果进行精度评估。实验结果表明3种方案基线解算的NRMS值均小于0.3,同一天观测数据3种解算方案的NRMS值基本一致,证实了使用IGR和IGU产品替代IGF产品进行基线解算的方案是可行的;采用IGF、IGR和IGU产品反演的PWV与探空站参考值间的偏差分别优于1.5 mm、2.5 mm和4.0 mm,IGF产品反演的PWV与探空站观测数据最为接近,说明IGF反演的PWV精度最佳,IGU产品反演的PWV结果精度较低,但满足气象预报对精度的要求,借助IGU产品反演PWV可以为气象预报提供参考。