GPS/Galileo/BDS-3广播星历精度分析

为了分析当前GPS(Global Positioning System)、Galileo(Galileo Navigation Satellite System)和BDS-3(Beidou Navigation Satellite System with Global Coverage)广播星历的精度,详细分析研究了各种偏差改正及消除方法,并尽可能地消除了系统误差和粗差对评估结果的影响。选取2021-11-01/12-31共61天MGEX(multi-GNSS experiment)发布的多系统混合广播星历与武汉大学分析中心发布的事后精密星历数据进行实验,对GPS、Galileo和BDS-3近期广播星历精度进行对比分析,实验结果表明:3个系统广播星历整体精度由高到低依次是Galileo、BDS-3和GPS,其空间信号测距误差的RMS(root mean square)分别优于0.17、0.25和0.37 m,整体轨道精度的RMS分别优于0.17、0.12和0.25 m,BDS-3广播星历的轨道精度最高,钟差误差的RMS分别优于0.15、0.23和0.27 m,Galileo广播星历的钟差精度最高。对于GPS卫星的广播星历,blockⅢA卫星钟差和轨道精度均优于其他GPS类型卫星。

GPS/VRS网络实时精密轨道改正算法研究

分析了卫星轨道误差对于GPS/VRS网络的影响,并利用IGS精密预报星历和GPS广播星历信息,提出了一种适用于GPS/VRS区域参考站网络的VRS精密轨道实时改正数法。基于四川GPS连续运行参考站网络(SGRSN)和南加州集成GPS观测网络(SCIGN)实测数据的分析表明,与现有常规网络内插轨道改正方法相比,新方法具有更高的轨道误差改正精度,相对改正理论精度优于0.004×10-6,使轨道误差对100km以内的RTK定位影响为亚毫米级,适用于GPS/VRS网络厘米级动态RTK定位的精密轨道误差改正。

GPS卫星广播星历的Lagrange等距插值算法

实时GPS定位需要不断地用接收到的广播星历计算卫星位置,而采用直接法计算会占用大量内存,影响计算速度.在阐述Lagrange等距插值算法的基础上,推导出计算GPS卫星坐标的Lagrange等距插值多项式,并通过算例详细说明了利用广播星历和Lagrange等距插值多项式计算GPS卫星坐标的方法和过程,最后对插值的精度进行了分析;发现当插值多项式的阶数达到10次时,误差不超过1 mm.

GPS两种广播星历参数拟合及外推精度分析

给出了GPS系统现有导航电文与现代化后导航电文的参数拟合算法,比较分析采用两种不同广播星历参数进行轨道拟合与外推的精度。结果表明,在相同拟合时长下,18参数算法拟合精度高出16参数近一个数量级,外推2小时卫星轨道计算时,18参数算法优于16参数。参照目前的GPS广播星历更新策略,采用16参数4小时轨道拟合,误差损失约为14cm,采用18参数3小时轨道拟合,误差损失约为1cm。

GPS广播星历位置、速度和钟差精度分析

讨论了广播星历精度分析预处理的关键问题,统计了10 d卫星位置、速度和钟差误差。结果表明,卫星轨道各方向误差均小于2 m,卫星钟差均值和均方根均小于8 ns,卫星速度偏差小于0.5 m/s,空间测距误差小于2.5 m。相对于2006年的统计结果,精度有了一定程度的提高。

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。

滑动式与非滑动式GPS精密星历内插方法比较分析

本文在GPS卫星5min精密星历的基础上,使用滑动式和非滑动式的Lagrange多项式插值法、Chebyshev多项式拟合法内插卫星的瞬时坐标,确定了内插精度与插值阶数的关系,并对各种方法的优缺点进行了比较分析。结果表明,滑动式内插算法能够抑制插值区间端点附近的振荡与跳跃异常,使用较低的插值阶数就可以达到最优的内插精度,在内插精度与稳定性方面都较非滑动式内插算法有所提高。

基于阶次组合的GPS精密星历插值研究

采用Lagrange插值与线性逐次Neville插值两种方法对GPS卫星轨道进行了插值,比较了两种方法的特性及插值精度,结果表明两种方法虽然简单易实现,但当进行高阶插值时,边缘插值区间的精度较低。为解决该问题提出利用高次插值与低次插值相结合的方法进行轨道插值,算例证明,该插值方法可以改善插值精度。

基于滑动式Lagrange插值方法的GPS精密星历内插分析

对精密星历进行内插是GPS数据处理中一项必不可少的工作。介绍滑动式Lagrange插值方法的基本原理,对15min采样率的GPS精密星历进行内插,结果表明,多项式阶次为7阶时,内插精度可以达到毫米级;但随着插值阶次的增加,插值效果趋于平稳,也不会出现龙格现象。最后,基于GPS相位平滑伪距授时软件验证其精度。

高采样率下GPS卫星轨道坐标插值方法比较

比较拉格朗日、牛顿与内维尔3种插值算法的运算量、精度和运行时间。结果表明:在精度要求范围内各算法均是可取的,但拉格朗日插值在插值节点两端易产生龙格现象;在50 Hz采样率插值实验中,多项式系数求解法的运行时间仅为拉格朗日插值的1/45,为牛顿和内维尔插值的1/15。

基于移动区间的GPS轨道标准化方法

针对常规GPS轨道标准化方法随插值阶数的增加会出现精度衰减的情况,提出移动区间的概念并应用于GPS轨道标准化过程。利用美国国家大地测量局提供的GPS精密卫星星历进行计算,结果表明:当插值阶数增加时,采用移动区间方法能有效解决精度衰减问题,提高了GPS轨道标准化的精度,从而使GPS标准化的精度提高到亚厘米级。

GPS水汽监测中卫星轨道处理分析

轨道误差是GPS水汽监测的重要误差来源,对轨道误差对水汽监测的影响进行分析,并研究Neville算法在预报精密星历轨道插值上的可行性,实现近实时水汽监测的轨道插值处理,为水汽监测奠定基础。

GPS精密钟差内插方法研究

GPS钟差的计算,可以通过精密星历内插所得。将IGS提供的15min精密星历内插到5min,其中分别用拉格朗日多项式、切比雪夫多项式法来进行内插,根据两种插值多项式分别比较分析在不同阶数情况下内插的精度。详细介绍了拉格朗日多项式、切比雪夫多项式插值法的基本原理,通过算例得出了拉格朗日与切比雪夫的拟合精度都可以满足精密定位需要,且切比雪夫插值的精度更高。

GPS卫星摄动力数值分析

先由IGS精密星历计算出GPS卫星的总加速度,此加速度可以作为卫星在空中飞行时所受全部力作用的结果;利用现有的力模型计算了部分摄动力对卫星产生的加速度,对这两种方法所得加速度进行了比较。结果表明,现有的力学模型与卫星运动中所受的实际作用力之间仍有不可忽视的差距。

利用区域跟踪网进行GPS定轨研究

计算了全球网和区域网独立的定轨精度,并将区域网融合到全球定轨当中,研究了区域网对跟踪弧段卫星的改进效果。

GPS轨道插值方法

国际GNSS组织(IGS)中心提供的GPS卫星精密星历的时间间隔为15 min,在GPS的实际应用中必须要对GPS轨道进行插值。常规的GPS轨道插值方法有Lagrange插值、Neville插值和Chebyshev拟合。对上述3种插值方法进行了详细分析,并用于GPS轨道插值;然后利用美国国家大地测量局(NGS)提供的GPS精密卫星星历进行计算。结果表明,当插值阶数为9阶时,插值精度最高,随着阶数进一步地增加,插值精度反而会下降。

GPS广播星历拟合及外推精度

为解决GPS卫星广播星历的拟合问题,采用最小二乘算法给出了由精密星历拟合广播星历参数的过程,探讨了拟合过程中采用数值导数计算参数偏导数的方法以及数值导数微小量的选取准则,对不同拟合时长的拟合精度及外推精度进行了详细的分析.研究结果表明:数值导数方法在广播星历拟合中是有效的;拟合精度随着拟合时长的增加显著降低,拟合时长为2 h、3 h、4 h,时段内拟合精度分别为1.6 cm、7.7 cm、23.8 cm;外推精度与拟合时长以及外推时长都有关,拟合时长增长时外推精度降低,而相同拟合时长下,外推精度也随着外推时长的增长显著降低.

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。

基于单组广播星历的GPS卫星在轨位置的拟合计算

对只接收到一组GPS卫星广播星历的情况下应用广播星历拟合计算卫星在轨位置的方法进行了研究,通过与精密星历进行比较,对拟合计算的精度进行了说明。

用trackRT进行实时GPS数据处理

利用trackRT实时定位模块对GPS连续站数据进行处理,得到测站的实时动态位移,精度水平方向约为1 cm、垂向约为2 cm;利用其RINEX模拟模块trackRTr对2011年日本Mw9.0地震的1 Hz GPS数据进行模拟实时处理,与事后处理结果较为一致;分析卫星轨道星历和基线长度对解算精度的影响,结果表明基线长度对解算精度影响较大。