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。

BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线性能分析

针对紧组合模型在短基线相对定位中的应用问题,基于MGEX跟踪站组成的短基线连续多天实测数据,对比分析了BDS-3/GPS、BDS-3/Galileo和BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线相对定位精度。实验结果表明,3种组合短基线相对定位精度均在厘米级,且三系统组合定位精度优于双系统组合定位精度。紧组合短基线相对定位精度相比松组合模型有较明显提升,BDS-3/Galileo组合E方向精度最大提升量达到18.04%,其余提升精度均在10%以下。

BDS-3/GPS/Galileo超长基线解算性能评估

由于当前对BDS-3超长基线单历元解算性能研究较少,为进一步详细分析BDS-3超长基线定位性能,将IGS站组成的一组超长基线作为实验数据,以BDS-3系统B1C/B2a组合为基础,分别进行了与GPS系统L1/L5、Galileo系统E1/E5a双组合和三系统组合解算实验。实验结论表明,双系统和三系统组合卫星可见数与PDOP相比BDS-3单系统改善量约为2倍左右,在定位性能方面相比BDS-3单系统也有明显提升。BDS-3超长基线定位性能较差,而其他系统的加入能有效改善这一情况,可为今后超长基线单历元解算研究提供参考。

高纬地区BDS-3/GPS/Galileo长基线单历元解算分析

分别进行了北半球高纬度地区BDS-3、BDS-3/GPS、BDS-3/GPS/Galileo长基线单历元解算实验。结果表明,高纬度地区BDS-3长基线单历元定位性能较优,定位精度可达厘米级,模糊度固定率可达91%以上;随着GPS和Galileo的加入,不仅改善了BDS-3单独定位的卫星可见数和PDOP值,还较大程度地提升了BDS-3单独定位的精度与模糊度固定率,水平最优精度优于1 cm,高程最优精度优于3 cm,模糊度固定率接近100%,可为今后高纬度地区的导航定位提供一些参考。

GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析

利用Galileo系统的轨道参数模拟了Galileo系统的卫星位置,并计算出DOP值,比较了同一地点同时段内GPS和Galileo的能见卫星个数及DOP值。与单个系统相比,GPS/Galileo组合在任意地点、任意时刻的观测卫星个数增加,其DOP值明显变小;同时计算了组合系统在不同卫星高度角情况下的DOP值变化,发现在卫星高度角较高时仍可以接收到四颗以上的卫星,其DOP值也能达到导航定位的要求。

BeiDou、Galileo、GLONASS、GPS多系统融合精密单点

随着中国BeiDou系统与欧盟Galileo系统的出现以及俄罗斯GLONASS系统的恢复完善,过去单一的GPS导航卫星系统时代已经逐步过渡为多系统并存且相互兼容的全球性卫星导航系统（multi-constellation global navigation satellite systems,multi-GNSS）时代,多系统GNSS融合精密定位将成为未来GNSS精密定位技术的发展趋势。本文采用GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo 4大卫星导航定位系统融合的精密单点定位（precise point positioning,PPP）实测数据,初步研究并分析了4系统融合PPP的定位性能。试验结果表明：在单系统观测几何构型不理想的区域,多系统融合能显著提高PPP的定位精度和收敛速度。4大系统融合的PPP收敛速度相对于单GNSS可提高30%~50%,定位精度可提高10%~30%,特别是对高程方向的贡献更为明显。此外,在卫星截止高度角大于30°的观测环境下,单系统由于可见卫星数不足导致无法连续定位,而多系统融合仍然可以获得PPP定位结果,尤其是水平方向具有较高的定位精度。这对于山区、城市以及遮挡严重的区域具有非常重要的应用价值。

基于GALILEO及GPS-GALILEO组合系统的仿真分析

根据GALILEO卫星系统的设计参数,建立了卫星运动方程,编制了GALILEO系统的星座仿真软件;并结合GPS系统,以中国地壳运动观测网的25个基准站为地面观测站,对大陆范围内基于GPS、GALILEO以及GALILEO-GPS组合系统进行单点定位时的卫星可见性和给定精度下的定位可信度进行了系统的分析。仿真结果表明,在中国大陆范围内,GALILEO系统在时间域和空间域上的整体稳定性优于GPS系统。在一定的定位精度要求下,二者的平面定位可信度基本一致,GALILEO的高程定位可信度优于GPS系统;组合的GPS-GALILEO系统无论在卫星可见性方面,还是在定位可信度方面,均优于单一的定位系统。

利用单频GPS/Galileo组合观测值的导航性能分析

针对不同观测值的初始方差比值,对比GPS/Galileo组合单点定位的结果。利用不同测站的观测数据和广播星历数据进行单频GPS/Galileo组合单点定位试验。结果表明,组合GPS/Galileo单点定位的平面方向精度优于2m,高程方向精度优于4m,点位精度优于5m;相比于GPS单系统,GPS/Galileo组合系统在平面方向的定位精度略有提高,高程方向的定位精度改善率为11%。同时给出基于4颗IOV卫星的Galileo单点定位结果。

Galileo系统与GPS卫星定位系统相位组合观测值的模型研究

在介绍Galileo系统空间信号的基础上,以模糊度保持整数为前提,给出了Galileo系统的4个频率载波与GPS L2载波的组合相位观测值的定义,并对有关误差影响加以分析,最后根据一定的组合标准论述了具有相应特性的组合观测值,并给出一些典型的组合．

GPS/Galileo组合导航定位系统中的选星算法

为解决双卫星组合导航系统定位精度与计算负担之间的矛盾,采用选星的改进措施,文中分析了双星座系统与单星座系统的区别,提出了常用的几种选取5颗星的方法,并分别进行仿真分析,总结出各自的优缺点。同时根据观测矩阵与GDOP值的关系提出选取大于5颗可见星的最大行列式绝对值法,并分别对选取6、7颗可见星进行仿真分析,由仿真结果可见此法的实用性。

GPS/BDS/GLONASS/Galileo组合RTK在不同截止高度角下定位性能分析

针对单系统RTK在有遮挡信号的环境中难以实现高精度定位的问题,提出使用GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合RTK定位方法,并建立四系统伪距和载波相位双差非组合的数学模型,顾及GLONASS解算双差模糊度存在的频间偏差,利用LAMBDA模糊度搜索方法固定模糊度参数,用自主开发的软件对短基线数据进行双频RTK数据处理,获得不同卫星截止高度角下的定位结果并与单系统定位对比分析。实验结果表明,在40°大截止高度角下,四系统组合RTK定位能快速获得固定解,得到平面0.8 cm、高程3.3 cm的定位精度,改善遮挡信号区域RTK定位的连续性、可用性、可靠性和定位精度。

GPS／GALILEO组合单点定位精度分析

建立了GPS/GALILEO组合单点定位的数学模型,在对各项误差改正的基础上,利用全球多卫星导航系统试验网跟踪站的观测数据,对GPS/GALILEO组合单点定位模型进行了试算。结果表明,当GPS观测卫星较充足时,增加1～2颗GALILEO观测卫星并不能有效地提高组合GPS/GALILEO定位的精度,当GPS观测卫星较少时,组合GPS/GALILEO系统相比单GPS系统,定位精度有较明显的改善。

GPS和Galileo信号体制设计思想综述

信号体制是卫星导航系统性能的决定性因素之一,是系统设计和升级必须解决的关键技术。分析了国外先进卫星导航信号体制的设计思想,汇总了GPS和Galileo信号体制设计的最新成果,解读了卫星导航信号体制的演进过程,并从频率结构设计、码速率选择、信号波形设计、扩频码设计、信息速率选择和信道编码设计六个方面挖掘了现代导航信号体制的设计思想。在总结信号体制设计理念的基础之上,提出了信号体制的发展方向。

Galileo／GPS载波相位组合观测值可匹配的研究

详细讨论了Galileo系统的4种载波与GPS L2载波的相位组合观测值的可匹配问题．在模糊度保持为整数的前提下,给出了Galileo／GPS载波相位组合观测值的定义,并对包括系统噪声和观测噪声在内的有关误差影响加以分析,最后给出了组合观测值可匹配的定义和判断可匹配的充要条件．

GPS和Galileo系统下RAIM算法可用性分析

介绍了RAIM算法中故障检测及其完好性保证的原理,采用STK仿真得到GPS和Galileo系统的卫星坐标及中国区域内的格网点坐标,结合航空用户对完好性需求,比较了GPS和Galileo系统下、不同类型导航性能需求的RAIM算法的可用性结果,分析了截止高度角、可视卫星数对故障检测可用性的影响。结果表明:当截止高度角越低、可视卫星数越多,故障检测的可用性越高;相同截止高度角条件时,Galileo系统下的RAIM可用性要高于GPS系统;单一的GPS导航系统难以满足垂直引导进近和精密进近等高等级的航空需求。

基于GALILEO／GPS仿真系统的单点定位研究

通过设计构建GALILEO/GPS系统仿真软件平台,从内、外符合精度两方面对GALILEO和GPS两种卫星导航系统的点定位精度等性能进行了定量地对比研究,并定性分析了产生不同结果的原因。研究表明:对同一测站而言,在相同观测期间内,基于GALILEO的位置误差与几何精度因子总和的解算结果都小于基于GPS的相应结果;基于GALILEO的高程方向的定位精度优于基于GPS的相应结果。

Galileo、GPS和Galileo/GPS组合系统实用性的比较

Galileo卫星无线导航系统是类似于GPS的系统,它将从2008年开始服务。对这两种系 统以及它们的组合系统(对不同纬度的测站),从期望可观测的卫星数、大地高与钟差的相关性、定 位精度、东西向与南北向定位误差之比等方面进行了比较。

基于DCB改正的BDS/GPS/Galileo多频单点定位精度分析

为了实现多频数据融合处理并有效抑制伪距硬件延迟对定位精度的影响,推导了多频标准单点定位的数学模型,给出了多系统双频/三频观测值组合情况下的DCB改正方法,并以5个MGEX监测站连续7 d的实测三频数据进行验证.结果表明,DCB改正后,BDS,GPS,Galileo系统观测值残差的标准差分别减小了74. 3%,66. 1%和71. 2%;单BDS三频单点定位点位精度提高74. 6%;单BDS双频单点定位与三频单点定位精度相当;相比于单BDS,BDS/GPS及BDS/GPS/Galileo组合单点定位精度分别提高了18. 9%和24. 6%,取得了三维3. 640和3. 385 m的定位精度.

GPS和Galileo空间信号仿真及分析(英文)

介绍和详细分析了GPS和Galileo的空间信号。将Galileo空间信号结构及特性与GPS进行了比较,对接收机接收天线接收的射频信号进行下变频并予以分析。为避免信号混叠,仿真中先采用带通滤波器对射频信号进行滤波,然后采用过采样(过采样因子等于8)进行下变频处理。GPS和Galileo信号通过功率归一化加上高斯白噪声产生。对GPS采用的C/A码和Galileo采用的BOC(1,1)码进行比较,发现后者的中心波峰较窄,尽管这一特点使接收机的跟踪处理更为复杂,但提供了较好的接收性能,尤其在多路效应情况下也更为有效。仿真结果为GPS/Galileo双频软件接收机捕获和跟踪算法设计提供了很好的理论基础。

GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合精密单点定位

为了提高导航卫星精密单点定位的性能,利用多星座组合可以大大提高可见卫星数的原理,提出一种GPS/GLONASS/BDS/Galileo 4系统组合精密单点定位方法。利用全球分布的40个测站数据对4系统组合精密单点定位性能进行分析,结果表明:在静态定位中,和GPS相比,4系统组合精密单点定位精度在东、北、垂直3个方向分别提高了36%、33%、37%,收敛时间在3个方向分别减少了48%、28%、35%;在动态定位中,和GPS相比,4系统组合精密单点定位精度在3个方向分别提高了36%、38%、30%。