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/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。

不同解算条件下PANDA软件静态精密单点定位分析

分析了PANDA软件精密单点定位的数据处理策略,并采用SDCORS网81个测站2012年第一周的GPS观测数据进行静态精密单点定位处理,通过得到的各测站年积日001~007的单天解进行统计分析,验证了该软件在山东区域进行精密单点定位的精度及可靠性。通过对比分析,研究了不同卫星截止高度角、不同对流层映射函数、不同星历钟差产品以及不同观测数据时长对其精密单点定位精度的影响。结果显示,当卫星截止高度角设置为10°、采用GMF对流层映射函数、利用精密星历和钟差、观测数据时长超过18h时,PANDA软件静态精密单点定位的精度能够达到2cm.

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。

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。

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。

基于GPS非差观测值进行精密单点定位研究

介绍了精密单点定位所用的数学模型及解算方案 ,着重分析了基于GPS非差双频观测值进行精密单点定位的误差模型、数据质量控制方法、卫星钟差的估算和内插、数据和解的一致性及精密单点定位能达到的精度等问题 ,并和双差结果作了比较。结果表明 。

多模全球导航卫星系统融合精密定轨

基于武汉大学自主研制的卫星导航系统综合处理软件(PANDA),利用全球实测的GPS/GLONASS、GPS/Gali-leo试验卫星(GIOVE)多模接收机数据进行GPS、GLONASS、GIOVE卫星的融合精密定轨理论与方法研究。通过与IGS提供的GPS与GLONASS卫星精密轨道比较、轨道重叠弧段互差以及SLR观测数据检核等多种方法对融合计算的精密轨道精度进行了评定。

北斗三号空间信号测距误差评估与对比分析

北斗三号作为我国自主建设的全球卫星导航系统,其本身性能水平以及与其他卫星导航系统的性能对比情况,对后续推广应用具有重要影响。为此,本文以空间信号测距误差(signal-in-space range error,SISRE)作为系统关键性能指标,以GFZ提供的多系统精密轨道钟差作为标准,给出了卫星轨道、卫星钟差、SISRE的比对评估方法,并以2020年1—3月共3个月的实测数据,验证了北斗三号相对北斗二号的精度改进情况,并重点分析了北斗三号与GPS、Galileo、GLONASS之间的性能对比关系。结果表明:无论是卫星轨道还是卫星钟差,北斗三号的精度水平相对北斗二号都有了明显提高;北斗三号卫星轨道在R、T、N方向精度分别达到0.07、0.30、0.26 m,在4个全球系统中处于最优水平;卫星钟差精度达到1.83 ns,基本与GPS系统持平,优于GLONASS,但还略差于Galileo;在空间信号测距误差方面,如果仅考虑轨道误差,北斗三号SISRE(orb)平均达到0.08 m,紧随其后,Galileo达到0.26 m,GPS达到0.57 m,GLONASS达到0.98 m。如果综合考虑轨道和钟差误差,北斗三号SISRE平均达到0.50 m,稍逊于Galileo的0.38 m,略优于GPS的0.58 m,明显好于GLONASS的2.35 m。

BDS卫星天线相位中心改正模型比较

介绍北斗二代卫星系统(BDS)3种卫星天线相位中心改正模型,分析对比不同模型对精密定轨、卫星钟差以及精密定位的影响。结果表明,ESA/ESOC的BDS卫星天线相位中心改正模型在精密定轨、卫星钟差和精密定位方面均优于其他模型结果,建议在北斗高精度数据处理中采用。

GPS精密卫星钟差的计算模型研究

为解决卫星相对钟差估计问题,设计3种观测网布设方案,比较采用不同网型数据计算的卫星钟差结果,并将计算所得的卫星钟差应用于精密单点定位计算,分析其对定位精度的影响。结果显示,卫星钟差的计算模式与跟踪站位置无关,小区域计算的卫星钟差也具有较高的应用价值。

精密GPS卫星钟差两种插值方法的比较

影响GPS高精度定位和低轨卫星高精度定轨等的一个重要因素就是卫星钟差,具体分析、比较了采用不同多项式内插来加密GPS精密卫星钟差的方法,并对德国GFZ(Geo Forschungs Zentrum)数据处理中心提供的精密卫星钟差进行处理,通过MATLAB编程计算后,比较了不同加密方法处理的精密卫星钟差的结果,得出了一些有益的结论。

用差分GPS采集1∶5万公路数据的技术关键——兼述全国铁路数据采集的技术设想

讨论了利用差分 GPS技术进行 1∶ 5万国家空间基础地理信息公路层数据采集中遇到的几个问题和解决方法 ,对 1∶ 5万国家空间基础地理信息铁路层数据采集提出了利用 INTERNET网络中的 GPS精密星历和星钟差等资源进行事后单机定位事后广域差分的技术设想。

一种GPS精密星历的多项式插值方法

本文介绍了用多项式内插计算GPS卫星坐标和钟差的方法,并以拉格朗日多项式为例利用IGS跟踪站给出的精密星历作为实例运用MATLAB进行编程计算,分析了Runge现象对拉格朗日多项式内插精度的影响,给出了拉格朗日内插法得到的卫星坐标和钟差的误差与多项式阶数、插值间隔的关系。

GPS广播星历误差对单点定位结果的影响

本文根据GPS广播星历计算了卫星坐标和卫星钟差,并与IGS提供的精密星历和精密钟差对比,分析了广播星历对伪距的影响。编写了单点定位程序,计算和分析了广播星历对单点定位的影响规律,得到一些有益的结论。

基于IGS精密星历的卫星坐标和钟差插值

分别使用拉格朗日插值、Neville插值、Newton插值三种方法,以IGS提供的精密星历和钟差为基础内插所需时刻的卫星坐标和钟差。通过实例分析比较三种方法的优缺点,三种方法都是插值点在节点中央时插值精度高,9阶以上插值即能满足精密定位要求。Nev-ille插值和Newton插值有很多相似的特性,方便灵活,将会得到广泛应用。

基于自发自收测距的GEO卫星精密定轨

对于基于伪距测量模式的GEO卫星定轨,需要星地时间同步和站间时间同步的支持,因此卫星钟差和接收机钟差的精度直接制约了GEO卫星的定轨精度。自发自收式测距的观测数据并不含有卫星钟差和接收机钟差信息,定轨解算中避免了钟差精度带来的影响,可以实现GEO卫星的精密定轨。此处采用GEO卫星的自发自收式测距数据进行精密定轨试验,分析和讨论了基于自发自收式测距的GEO卫星精密定轨策略,提出了卫星轨控后轨道快速恢复的定轨策略。试验结果表明:轨道的内符R方向精度为1.615 m,位置精度为11.642 m,定轨残差为0.279 m;轨道恢复1 h后的定轨位置精度优于60 m,恢复6 h后的定轨位置精度优于15 m,定轨残差在0.15 m左右。

星钟和星历误差分离的广域差分新方法

针对WAAS等传统的广域差分方法存在DOP值太大和要求基准站时间严格同步等问题,提出了星钟和星历误差相对分离的广域差分新方法。提出的相对分离理论包括以所有卫星的广播星历为基准的星钟误差的相对分离,以各卫星星钟误差相对分离结果为基准的相对星历误差分离和固定偏差的星钟二次修正三部分,其可简单归纳为星钟-星历-星钟的修正思路。这种方法除无需基准站同步外,用户定位比WAAS准。理论论证和算例仿真证明这种理论是科学的,对建设各种卫星导航系统的差分增强系统均是适用的。