A new interpolation method based on satellite physical character in using IGS precise ephemeris

Due to the deficiency of sliding Lagrange polynomial interpolation, the author proposes a new interpolation method, which considers the physical character of satellite movement in coordinate transformation and reasonable selection of interpolation function. Precision of the two methods is compared by a numerical example. The result shows that the new method is superior to the sliding Lagrange polynomial interpolation in interpolation and extrapolation, especially in extrapolation that is over short time spans.

不同IGS分析中心BDS-3实时精密轨道和钟差产品精度评估

以2022-11连续7 d的精密星历作为参考,对5家机构(CAS、CNES、GFZ、SHA和WHU)提供的BDS-3实时精密产品进行精度评估。结果表明,目前CAS可提供的BDS-3卫星实时精密产品数量最多,但MEO卫星钟差精度最低,超过0.4 ns;GFZ播发的IGSO卫星产品质量最差,径向轨道误差超过30 cm,钟差精度大于0.8 ns;WHU的产品数据质量最好,径向轨道误差优于4 cm,钟差精度约0.16 ns,但其可用卫星数仅19颗。在定位端,对各机构的实时精密产品进行双频无电离层动态实时PPP定位性能对比,结果显示,CNES、SHA、WHU实时产品定位精度处于同一水平,水平、高程方向总体定位误差约为0.2 m。综合考虑可用卫星数及实时产品数据质量,推荐实时PPP用户使用CNES或SHA实时产品。

基于长基线的BDS精密星历精度对比分析

为对比分析欧洲定轨中心(CODE)、德国地学研究中心(GFZ)与武汉大学(WHU)3种北斗卫星导航系统(BDS)精密星历精度及BDS地球静止轨道(GEO)卫星精度影响,本文选取亚洲和欧洲区域多模全球导航定位系统(GNSS)实验跟踪网(MGEX)测站,从基线结果可靠性、内符合精度、外符合精度3个方面对比分析。结果表明:3种精密星历BDS基线约束固定解NRMS值均小于0.3,说明基线结果精度可靠;BDS基线各分量固定误差均在1 cm以内,比例误差优于9×10^(-9)。亚洲区域,CODE内、外符合精度最高,以GPS基线结果为外部参考,基线平均3D误差为5.13cm;欧洲区域,三种精密星历精度一致,且BDS内符合精度优于GPS,基线平均3D误差为1.90cm左右。亚洲区域禁用BDS GEO卫星后,GFZ与WHU BDS基线水平与垂直分量内符合精度分别平均提高约26.3%、23.9%,外符合精度分别提高约39.1%、51.0%。BDS数据高精度处理时,根据区域选择精密星历并禁用GEO卫星。

基于GPS/BDS组合的网络RTK列车定位方法研究

在低密度列车运行控制系统上,为尽可能精简轨旁设备,降低维护成本需求,卫星定位已成为铁路列车位置服务的重要支撑。载波相位差分(RTK)是卫星定位系统中用于提高定位精度和减少终端成本的主要方式。结合铁路线路的一维属性与长距离、高速率运行的特点,在常规RTK基础上,采用基于多基站网络的虚拟参考站(VRS)技术,以扩大系统定位服务范围和提高系统可靠性。通过统一GPS与BDS的时间和坐标系统,选择高度角联合信噪比随机模型,以及进行扩展卡尔曼滤波和整周模糊度快速固定,最终提供基于VRS的双星座网络RTK可靠定位结果。此外,还综合评估了在后处理模式下不同类型精密星历产品代替广播星历对定位精度的影响。

北斗三号B2b信号改正广播星历精度评估及PPP应用

北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3) B2b信号是由3颗地球同步轨道(GEO)卫星播发改正信号组成,可为用户提供公开、免费的高精度服务,对北斗卫星导航系统(BDS)在国土测绘、海洋测绘以及桥梁建筑物健康监测等领域的高精度应用具有重要意义. BDS-3 B2b信号的精度评估是实现其高精度应用的重要环节.首先利用BDS-3 B2b信号改正广播星历产品,并获得改正后的精密轨道和钟差产品.然后,以武汉大学国际GNSS服务(IGS)分析中心提供的事后精密产品(WUM)为参考,评估了由B2b信号改正后的精密轨道和钟差产品的精度.结果表明:改正后北斗卫星轨道的径向(R)、切向(A)、法向(C)误差的均方根(RMS)分别为6.26 cm、24.21 cm、21.79 cm,钟差差值的标准差(STD)均值为0.33 ns.最后,利用改正后的精密轨道和钟差产品进行精密单点定位(PPP)验证,结果表明:PPP定位东(E)、北(N)、天顶(U)方向精度分别为0.06 m、0.05 m、0.13 m.说明广播星历通过B2b改正后的精密轨道和钟差产品与IGS事后精密产品精度相当,可满足单站实时高精度定位与导航的应用需求.

基于PPP-B2b改正产品的北斗实时精密星历精度分析

实时改正产品对于北斗实时精密定位和定时至关重要,北斗三号通过PPP-B2b信号播发实时轨道和钟差改正产品。为了验证PPP-B2b改正产品恢复的实时精密轨道和钟差的精度,利用接收机获取的PPP-B2b实时轨道和钟差改正产品对广播星历和广播钟差进行改正,然后以GFZ最终产品作为参考,分析评估了北斗三号MEO(medium Earth orbit)卫星和IGSO(inclined geosynchronous orbit)卫星实时精密产品的精度。试验结果表明:BDS-3卫星R方向实时轨道误差RMS值优于0.1215 m,T方向误差RMS值优于0.2922 m,N方向误差RMS值优于0.3605 m,三维RMS值优于0.6402 m;BDS-3卫星实时钟差误差RMS值优于1.6192 ns,STD值优于0.0920 ns。结果表明:PPP-B2b实时改正产品基本可满足BDS-3实时高精度定位和定时的需求。

基于B1C/B2a观测数据的北斗卫星精密定轨及广播星历轨道分析

利用开通全球服务以来近2 a的iGMAS和MGEX观测数据,确定并分析北斗三号卫星B1C/B2a数据的长时序定轨性能,以评估广播星历轨道对用户定位的影响。结果表明,基于新频点B1C/B2a观测数据的北斗三号MEO卫星精密轨道径向精度约为3 cm, IGSO约为8 cm。除GEO外,北斗三号IGSO/MEO卫星的广播星历轨道在径向、法向和切向的平均精度约为0.11 m、0.36 m和0.38 m,均优于GPS卫星;卫星轨道引起的用户测距误差(SISRE)约为14.5 cm。然而,广播星历轨道的激光测卫(SLR)检核残差结果显示,其轨道径向存在明显系统性偏差,最大可达近10 cm。

两种北斗卫星精密星历外推方法的精度分析

国际全球卫星导航系统服务(IGS)中心只提供当天00:00:00—23:45:00的精密星历数据,若要获取当天完整的星历数据,往往采用坐标外推的方法得到23:45:00—24:00:00时段的星历数据。本文采用三角函数插值法和广义延拓逼近法对一段时间不同类型和不同时间间隔的北斗卫星精密星历轨道坐标进行外推。结果表明,GEO卫星精密星历轨道坐标外推精度优于IGSO卫星和MEO卫星;两种外推方法对于5 min时间间隔精密星历外推精度明显高于15 min时间间隔精密星历,且三角函数插值法外推精度优于广义延拓逼近法1~2个数量级。因此,在对北斗卫星精密星历进行轨道坐标外推时,可以优先采用精度更高的三角函数插值法和使用5 min时间间隔的星历数据进行外推计算。

基于三次样条插值法的BDS精密星历分析

如何提高卫星定位精度是当前重要的研究问题,而精密星历在高精度卫星定位过程中起着至关重要的作用。以往的研究是通过对精密星历中的导航卫星位置坐标直接进行插值计算,插值计算条件比较单一。为了进一步提高对精密星历插值计算的精度,论文提出使用卫星速度作为插值计算边界条件的插值方法,对不同时段的精密星历数据使用三次样条插值法进行计算。实验结果表明:使用三次样条插值法对精密星历的计算精度在之前毫米级上提升大约一个数量级,在位置数据变化巨大的情况下精度最低也维持在毫米级。论文丰富了对精密星历进行插值计算分析的方法与思路,对提高后处理精密单点定位精度有很重要的意义。

基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法

常规精密单点定位实时反演水汽,存在精度低或稳定性差等问题,因此提出了一种基于参考站改正信息的PPP实时水汽反演方法。首先利用参考站的天顶对流层延迟解算观测值改正信息,然后对流动站共视卫星的观测值进行误差改正,利用IGU预报星历和钟差产品,采用PPP算法进行实时水汽反演。以中国香港HKSC为流动站,分别选取中国台湾TWTF和中国香港HKWS作为参考站,开展参考站辅助的PPP实时水汽反演试验。结果表明,分别以无线电探空数据和ECMWF数据为参考,本方法4个时段的平均标准差分别为1.9mm和2.9mm;相比基于IGU的常规PPP实时水汽反演方法,精度分别提升60%和51%。本方法参考站的选择不受距离限制,精度与使用IGS事后精密星历的PPP水汽反演基本一致,相比常规PPP和相对定位方式的实时水汽反演具有明显优势。

由广播星历解算卫星位置、速度及精度分析

介绍由广播星历和精密星历解算卫星位置、速度的方法。给出了广播星历解算卫星速度的公式,推导了一种由仅包含卫星位置信息的现代精密星历内插卫星速度的方法,并利用精密星历对由广播星历计算的卫星位置、速度精度进行分析。结果表明,GPS广播星历解算的卫星位置误差小于2m,速度误差基本在0.1cm/s之内。

基于PANDA软件的实时精密单点定位研究

基于PANDA软件，研究了全球以及中国境内实施实时精密单点定位的模式及可行性。实际数据分析结果显示，采用IGS中心提供的超快速预报星历（Ultra—BRD），利用全球40个左右均匀分布的IGS站实时数据，PANDA软件实现了10～20cm精度的实时精密单点定位；国内仅需6～7个测站的实时观测数据，PANDA软件就可以提供全国范围精度为10～20cm的实时精密单点定位服务。

GPS卫星精密星历和钟差三种内插方法的比较

阐述了GPS精密星历和钟差滑动式内插方法,利用德国GFZ(Geo Forschungs Zentrum)数据中心提供的精密星历和钟差,分析和比较了两种滑动式多项式插值以及线性插值方法,并且探讨了线性插值的适用范围,得出了一些已有文献未论及的结论。

利用广播星历计算GPS卫星位置及误差分析

为了提高GPS卫星轨道计算的精确性和实时性,通过对GPS卫星的广播星历进行分析,利用从广播星历中获取的开普勒轨道参数和轨道摄动修正项,以2005年11月6日的R INEX格式的广播星历为例,通过编程,计算了07号卫星当天24 h的轨道位置坐标,并将其与当天的精密星历所提供的卫星轨道位置坐标进行对比,并对广播星历的轨道精度进行初步的讨论。结果表明,该方法确实提高了GPS卫星轨道位置坐标计算的精度。利用广播星历计算GPS卫星位置的误差主要是由于时间外推方法造成的。

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。

两种IGS精密星历插值方法的比较分析

考虑到GPS卫星的设计轨道具有明显的周期性,用三角函数多项式方法进行精密星历插值,并与经典的拉格朗日插值方法进行了比较。结果表明,无论是内插还是外推,三角函数多项式插值都比传统的朗格朗日插值精度高;并在分析精密星历误差对定位影响的基础上,指出利用三角函数多项式方法进行精密星历插值时,不需要将前一天和后一天的数据拼接在一起处理就能满足大部分定位要求。

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。

卫星坐标的内插和拟合

卫星坐标的计算是GPS数据处理的一个基本步骤,影响着GPS数据处理的效率。本文对GPS数据处理中常用的拉格朗日内插和切比雪夫多项式拟合从原理上进行了阐述,并对广播星历卫星坐标计算和精密星历卫星坐标计算进行了分析比较,结合具体算例,得出了几点有意义的结论。

基于卫星轨道特征的低轨卫星星历参数拟合法

在分析低轨卫星轨道变化特征的基础上,考虑GPS广播星历参数的物理意义明确、生成速度快、精度高、参数少等特点,设计了一套适于低轨卫星在轨位置计算的星历参数,并对其算法进行了试算。同时对GPS广播星历15参数法与设计的25参数法进行了拟合对比,结果表明,同样条件下25参数法应用于低轨卫星轨道拟合时精度较高。

基于频谱分析的IGS精密星历卫星钟差精度分析研究

采用频谱分析法,对IGS精密星历中各卫星的钟差精度进行了分析,发现不同的卫星钟钟差存在精度差异;通过与卫星钟差的标称精度相比较,发现部分IGS精密星历钟差还存在量级偏差。