GPS精密卫星钟差估计研究

随着精密单点定位技术的发展,对于精确的卫星坐标以及卫星钟差改正精度的要求越来越高,精密卫星星历以及精密卫星钟差的求解成为制约精密单点定位技术发展的瓶颈。本文基于修复周跳的载波相位观测值与相位平滑伪距观测值,采用无电离层延迟星间单差精密卫星钟差估计模型,在先估计出整周模糊度后,进行了精密卫星钟差的估计,并采用与IGS事后精密钟差作二次差的方法进行精度分析,这对于提高精密单点定位精度具有一定的意义。     

北斗卫星精密轨道与钟差精度分析

针对北斗卫星导航系统的卫星姿态模型、天线相位中心改正及卫星定轨数据处理策略未统一的现状,该文对比分析了武汉大学和德国地学研究中心提供的北斗事后精密轨道和钟差产品的差异及精度,结合实测数据,通过分析精密单点定位的定位精度来比较两中心精密轨道和钟差的差异。实验结果表明:北斗卫星的精密轨道精度与轨道类型有关,地球静止轨道(GEO)卫星的轨道精度为米级,倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道精度为分米级,中地球轨道(MEO)卫星切向、法向和径向的精度分别为10.81、5.41和3.37cm;GEO卫星钟差精度优于0.38ns,IGSO卫星钟差优于0.25ns,MEO卫星钟差优于0.15ns;两家分析中心产品的北斗静态精密单点定位的平面精度相当;北斗静态精密单点定位的RMS统计值平面精度优于3cm,三维精度优于7cm。     

基于区域CORS的实时精密卫星钟差估计研究

区域连续运行参考站网(CORS)的广泛建立,为实时精密单点定位(PPP)提供了良好的平台保证。根据区域参考站网络的特点,本文提出了基于星间单差与历元间差分相结合的卫星钟差估计组合模型,确定了基于组合模型的实时卫星钟差估计策略,结合卡尔曼滤波参数估计方法,实现了区域1s采样间隔的精密卫星钟差数据的生成。通过重庆CORS的数据验证,表明该模型实时绝对卫星钟差和相对卫星钟差的精度均优于0.2ns,与国际IGS各分析中心估计的卫星钟差精度相当,满足了卫星钟差实时性的要求。该计算方法不仅可以用于CORS网本区域而且还可以用于距离CORS区域达数百公里以外的地区进行实时定位,这对于实时精密单点定位技术的实现具有重要意义。     

精密GPS卫星钟差加密方法的比较研究

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,本文具体分析、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blATLAB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.     

多模GNSS精密卫星钟差估计与分析

对基于历元间差分相位和非差伪距观测值的混合差分卫星钟差估计方法进行了改进,实现了多模全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）卫星钟差联合快速估计。选择了全球分布的50个跟踪站进行实验,对卫星钟差精度进行了分析和精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）验证。结果表明:多模卫星钟差与武汉大学提供的最终精密卫星钟差互差优于0.2 ns,精密单点定位结果与武汉大学发布的最终精密卫星轨道和钟差产品的定位精度相当。     

基于GNSS网络的卫星精密钟差估计及结果分析

采用历元间、星间差分技术,估计了基于参考历元的相对钟差。以不同局域GNSS网络、不同观测间隔连续三天的观测数据进行了参数估计,研究了不同区域、采样间隔对估计结果精度的影响。与IGS最终精密钟差相比,估计得到的相对钟差的历元间差优于0.2 ns,基于参考历元的相对钟差的精度优于0.9 ns。不同区域的估计结果精度大致相当;采样间隔对估计结果的影响很小。     

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。     

卫星轨道与钟差对精密单点定位精度的影响

为了分析不同卫星轨道与钟差产品对精密单点定位精度的影响,选取不同的卫星轨道与钟差产品组合分别进行不同时长的静态精密单点定位试验。结果表明,快速轨道和钟差与最终轨道和钟差的定位精度是一致的,1小时定位精度在2cm左右,6小时定位精度提高了3倍以上,达到了mm级,定位精度随观测时间的增长而提高。超快轨道实测部分与最终轨道的定位精度十分接近,1小时定位精度在3cm左右,6小时定位精度可达mm级。超快轨道外推部分与最终轨道的定位精度差异明显,1小时定位精度在3cm左右,2小时后定位精度均在1cm左右。     

IGS精密卫星钟差插值算法的精度比较与分析

采用IGS提供的30 s、5 min和15 min间隔的精密卫星钟差产品,比较、分析了线性插值、拉格朗日插值、三次样条插值和两点三次埃尔米特插值等精密卫星钟差插值算法的精度。结果表明,线性插值精度最高,其余算法精度相当。拉格朗日插值存在奇偶性质,奇数阶插值比相邻偶数阶精度高,插值精度随阶数的增加有降低的趋势。钟差插值精度与卫星本身的钟差抖动程度有关,钟差抖动越大,精度越低。使用间隔较小的钟差产品插值精度更高。     

顾及卫星钟差插值误差的GPS精密单点定位观测值随机模型

针对GPS精密单点定位中观测值随机模型中没有考虑卫星钟差插值误差,提出了一种顾及卫星钟差插值误差的观测值随机模型。实验结果表明,对于精密单点定位中使用的卫星钟差节点时间间隔较大的产品(如5 min),考虑钟差插值误差的观测值随机模型能够显著地削弱卫星钟差插值引起的误差,而对于使用卫星钟差节点时间间隔较小的产品(如30 s),效果就不明显,符合GPS卫星钟差插值误差的特性。     

精密卫星钟差确定系统的实现与精度分析

针对区域测控网条件下的单颗导航卫星精密定轨问题,提出了用载波相位观测数据进行精密定轨的具体方案,并提出了一种称为O-C法的载波相位周跳探测与修复方法。将该方法用于某在轨系统卫星的定轨数据预处理,并采用单星定轨软件进行定轨处理,定轨弧长3d,定轨结果平均残差18cm,重叠1d的轨道径向和位置互差分别为0.61m和8.09m;在没有考虑与激光系统时刻偏差的情况下,定轨结果激光数据比对残差平均为0.28m;预报24h轨道,与激光比对的残差平均为1.34m;扣除时刻偏差,预报24h轨道平均精度在0.5m。     

北斗/GPS实时精密卫星钟差融合解算模型及精度分析

实时GNSS精密单点定位(PPP)技术必须使用实时的高精度卫星精密轨道和钟差。本文研究了精密卫星钟差融合解算模型及策略,并利用滤波算法实现了北斗/GPS实时精密卫星钟差融合估计算法。仿真实时试验结果显示:获得的北斗/GPS实时钟差与GFZ事后多GNSS精密钟差(GBM)的标准差在0.15 ns左右;使用该钟差进行GPS动态PPP试验,收敛后水平精度优于5 cm,高程精度优于10 cm;使用仿真实时钟差进行的北斗动态PPP与使用GFZ事后多GNSS精密钟差开展的试验相比精度相当,可实现分米级定位。     

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。     

不同星历和钟差产品对GPS动态PPP定位测速结果比较

星历误差和星钟误差是GPS动态精密单点定位的主要误差源,不同的星历和钟差会对结果产生影响。利用IGS网站给出的不同星历和钟差数据进行计算,采用Waypoint软件进行不同的组合计算,对机载GPS数据定位和测速结果进行了分析,得出了一些有益的结论。     

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.     

精密单点定位中卫星钟差影响分析

分别采用IGS提供的5 min和30 s采样间隔的精密卫星钟差进行静态和动态精密单点定位实验,分析比较了采用不同钟差处理的精密单点定位结果,以及不同种类钟差对初始化收敛时间、定位精度的影响。实验结果表明,采用30 s精密卫星钟差的静态、动态精密单点定位结果精度均优于采用5 min精密卫星钟差内插成30 s钟差的静态、动态精密单点定位结果。     

IGS卫星钟差产品采样间隔对PPP精度的影响

使用IGS 5 min、30 s以及CODE最新发布的5 s间隔的精密卫星钟差产品分别进行了静态和动态精密单点定位(PPP)试验。结果表明,使用三种不同采样间隔的精密卫星钟差对静态PPP定位结果的影响很小,均能满足mm至cm级的静态定位精度,采样率更高的精密卫星钟差改正对静态定位结果无显著改善;对动态PPP定位,三种采样间隔的精密卫星钟差均能满足cm至dm级的定位精度,使用30 s间隔的精密卫星钟差较使用5 min间隔的精密卫星钟差,其定位精度提高了30%~50%,而使用5 s间隔的精密卫星钟差同使用30 s间隔的精密卫星钟差获得的定位精度基本一致。     

非差导航卫星实时/事后精密钟差估计

研究了导航卫星精密钟差的估计算法,实现了基于非差载波相位观测值的实时和事后精密卫星钟差的解算,并与IGS分析中心提供的精密钟差产品进行了比较。结果表明,采用自编软件解算的事后精密卫星钟差与IGS最终精密钟差产品具有较好的一致性,其互差仅为0.05ns左右;实时估计结果与CODE提供的事后钟差产品符合较好,二者差异为0.1ns左右。