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复杂城市道路下实时PPP/INS定位性能分析

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复杂城市道路下实时PPP/INS定位性能分析

资源三号01星及02星星载GPS天线PCO、PCV在轨估计及对精密定轨的影响

第十四届中国卫星导航年会

作者：陈晏梁尔涛袁俊军汪洋火眼位置数智科技服务有限公司

随着GNSS发展,多星座的GNSS改善卫星空间结构,提升PPP定位性能,但城市复杂道路情况下,单一的GNSS绝对定位由于其脆弱性,易受到高楼、树木、高架桥影响而信号中断,无法实现持续定位。而INS具有可自主导航,不易受环境影响的相对定位的优势...

随着GNSS发展,多星座的GNSS改善卫星空间结构,提升PPP定位性能,但城市复杂道路情况下,单一的GNSS绝对定位由于其脆弱性,易受到高楼、树木、高架桥影响而信号中断,无法实现持续定位。而INS具有可自主导航,不易受环境影响的相对定位的优势,因此常常被应用于与GNSS融合定位。本文针对PPP/INS组合算法进行研究,在城市道路中,利用CNES实时精密产品,分别实现单BDS和GPS+BDS下的实时非差非组合PPP和INS的组合定位,并将其与传统的非差非组合PPP进行对比。此外,本文还提出城市道路下PPP的速度位置约束方式。由实验分析可知,有约束的PPP向比无约束PPP的定位性能较好,尤其在高程方向。PPP/INS相对于PPP定位有更好定位性能。GPS+BDS双系统的PPP/INS定位性能优于单BDS的PPP/INS定位性能。

关键词：

来源： cnki会议评论

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测绘学报 2018年第5期47卷 672-682页

作者：袁俊军赵春梅吴琼宝山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 中国测绘科学研究院北京100830 煤炭工业济南设计研究院有限公司山东济南250031

资源三号01星与02星作为我国重要的遥感立体测绘卫星,承担了地理产品生产以及国土资源调查等任务。其中,高精度的卫星轨道确定是完成卫星任务的必备条件。资源三号01星与02星都搭载国产双频GPS接收机和SLR反射器来进行精密定轨和独立定... 详细信息

资源三号01星与02星作为我国重要的遥感立体测绘卫星,承担了地理产品生产以及国土资源调查等任务。其中,高精度的卫星轨道确定是完成卫星任务的必备条件。资源三号01星与02星都搭载国产双频GPS接收机和SLR反射器来进行精密定轨和独立定轨精度检核。在定轨过程中,星载GPS接收机天线的PCO误差和PCV误差是制约进一步提高定轨精度的重要因素。尽管卫星入轨前获取GPS接收机天线的PCO先验值,本文通过在轨估计PCO,分析了PCO各个方向上的分量估计的可行性,发现通过使用在轨PCO,SLR检核显示ZY-3 01星和ZY-3 02星轨道RMS值分别提高了0.331mm、0.399mm。本文利用直接法和残差法估计了两颗卫星星载GPS接收机天线的PCV模型,整体量级在[-15mm 15mm]。通过使用在轨估计的PCV模型(10°×10°),ZY-3 01星SLR检核结果RMS值提高了2.143mm(直接法模型)、1.628mm(残差法模型),重叠弧段对比在三维位置上提高了11.377mm(直接法模型)、13.903mm(残差法模型),ZY-3 02星SLR检核结果RMS值提高了0.727mm(直接法模型)、0.692mm(残差法模型),重叠弧段对比在三维位置上提高了1.736mm(直接法模型)、1.548mm(残差法模型)。本文进一步探讨了PCV模型分辨率(10°×10°,5°×5°,2°×2°)对精密定轨的影响,在综合考虑计算效率、存储空间、提高幅度等因素后,发现使用残差法在轨估计5°×5°PCV模型是较好的选择。

关键词：资源三号卫星精密定轨天线相位中心偏差天线相位中心变化精度影响

低轨卫星星载GNSS接收机天线相位中心模型在轨估计算法研究及实现

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低轨卫星星载GNSS接收机天线相位中心模型在轨估计算法研究及实现

作者：袁俊军山东科技大学

学位级别：硕士

自Topex/Poseidon(T/P)海洋卫星首次成功利用星载GNSS定轨技术获取高精度轨道后,尤其是因为GNSS技术全天候、精度高等特点,利用星载GNSS定轨技术成为低轨卫星精密定轨的首选手段。随着我国越来越多的低轨卫星发射升空,如何进一步提高定... 详细信息

自Topex/Poseidon(T/P)海洋卫星首次成功利用星载GNSS定轨技术获取高精度轨道后,尤其是因为GNSS技术全天候、精度高等特点,利用星载GNSS定轨技术成为低轨卫星精密定轨的首选手段。随着我国越来越多的低轨卫星发射升空,如何进一步提高定轨精度成为研究热点。本文从星载GNSS定轨技术入手,重点研究了低轨卫星星载GNSS天线相位中心模型对精密定轨的影响,并对相位中心模型在轨估计算法及实现展开详细研究。本文的主要研究内容及所得结论如下:(1)在介绍低轨卫星精密定轨的理论基础上,阐述了低轨卫星定轨涉及到的观测方程、观测误差和相应的改正措施等,利用实测数据实验,给出了对星载GNSS数据质量评价指标和轨道精度评价指标。同时,以实例研究了定轨处理策略对精密定轨的影响,尤其是随机脉冲的设置。(2)详细讨论了 PCO、PCV模型在轨估计的理论和算法,通过实例研究了 PCO估计的可行性,以及PCV模型估计方法等内容。阐述了低轨卫星星载GNSS天线的相位中心模型以及改正策略,以GRACE A、GRACE B、CHAMP实测数据研究了先验相位中心模型对精密定轨的影响,发现地面获取的先验相位中心模型和在轨相位中心模型发生较大变化,因此需要在轨估计相位中心模型。(3)实现了国产卫星ZY-3、FY-3C、HY2A精密定轨任务,并对各自卫星星载GNSS天线相位中心模型进行在轨估计。关于低轨卫星PCO在轨估计,发现x和y方向的PCO与经验力参数等难以分离,仅z方向的PCO在轨估计较为可行。关于PCV模型在轨估计,直接法和残差法都可以实现在轨估计,各自优缺点共存,另外研究了 PCV模型分辨率对精密定轨的影响,在综合考虑计算效率、存储空间、提升空间等方面的因素后,使用残差法估计5°的PCV模型是较好的选择。

关键词：星载GNSS 低轨卫星精密定轨天线相位中心在轨估计精度影响

资源三号01星GPS天线相位中心变化在轨估计及对精密定轨的影响

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大地测量与地球动力学 2018年第10期38卷 1043-1047页

作者：袁俊军赵春梅山东科技大学测绘科学与工程学院青岛市前湾港路579号266590 中国测绘科学研究院北京市莲花池西路28号100830

利用资源三号01星(ZY3-01)实测GPS数据,基于简化动力学定轨方法和残差法估计该星GPS天线的在轨相位中心变化(phase center variation,PCV)模型,并分析该星PCV对精密定轨的影响。实验表明,通过考虑PCV模型,ZY3-01星定轨结果在重叠弧段对... 详细信息

利用资源三号01星(ZY3-01)实测GPS数据,基于简化动力学定轨方法和残差法估计该星GPS天线的在轨相位中心变化(phase center variation,PCV)模型,并分析该星PCV对精密定轨的影响。实验表明,通过考虑PCV模型,ZY3-01星定轨结果在重叠弧段对比上,三维位置RMS值有4.5mm的精度提升,SLR检核RMS值有1.2mm的精度提升,且各SLR测站检核结果也均有不同程度的精度提升。

关键词：资源三号01星天线相位中心变化精密定轨精度影响

GPS导航卫星精密钟差的插值和预报方法研究

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测绘地理信息 2018年第5期43卷 64-67页

作者：袁俊军孟瑞祖测绘出版社北京100045 北京航天宏图信息技术股份有限公司北京100195

利用多种插值方法对GPS导航卫星钟差进行插值,通过与IGS（international GPS service）发布的事后精密钟差作比较,分析插值方法的特点与适用性;利用线性模型（linear model,LM）、二次多项式模型（polynomial model,PM）、灰色模型GM（... 详细信息

利用多种插值方法对GPS导航卫星钟差进行插值,通过与IGS（international GPS service）发布的事后精密钟差作比较,分析插值方法的特点与适用性;利用线性模型（linear model,LM）、二次多项式模型（polynomial model,PM）、灰色模型GM（1,1）对精密钟差进行预报,与IGS最终精密钟差相比可达到ns级精度,并分析了基础数据和预报时长对预报效果的影响。

关键词： GPS 精密钟差插值灰色模型预报

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低轨卫星精密定轨的轨道精度评估方法研究

全球定位系统 2017年第5期42卷 10-15页

作者：袁俊军孟瑞祖山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590

厘米级精密卫星轨道是完成低轨卫星承担的科研、商业等任务的必须前提,其中事后轨道精度评定是低轨卫星精密定轨任务中重要一环。依据观测条件和卫星搭载设备等情况,选择合适的精度评定方法有利于客观准确的评估定轨结果。本文以GRACE... 详细信息

厘米级精密卫星轨道是完成低轨卫星承担的科研、商业等任务的必须前提,其中事后轨道精度评定是低轨卫星精密定轨任务中重要一环。依据观测条件和卫星搭载设备等情况,选择合适的精度评定方法有利于客观准确的评估定轨结果。本文以GRACE卫星为例,讨论了内外精度评估方法,得到有益结论,为我国开展后续国产卫星精密定轨任务具有借鉴意义。

关键词：低轨卫星精密定轨精度评估内外符合精度

GPS天线相位中心校正对GRACE卫星精密定轨的影响

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大地测量与地球动力学 2019年第1期39卷 20-24页

作者：陈梦孟瑞祖袁俊军山东科技大学测绘科学与工程学院青岛市前湾港路579号266590

使用GRACE卫星星载GPS观测数据,研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响,并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明,使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度,相反利用在轨... 详细信息

使用GRACE卫星星载GPS观测数据,研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响,并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明,使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度,相反利用在轨PCV模型可以提高定轨精度,提升数量级可达mm级。

关键词：天线相位中心变化精密定轨 GRACE卫星 PCV模型

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北斗广播电文钟差模型精度评估及改善策略

测绘学报 2021年第2期50卷 181-188页

作者：巩秀强袁俊军胡小工王彬陈俊平周善石中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学北京100049 上海市空间导航与定位技术重点实验室上海200030

星载原子钟是北斗卫星导航系统(BDS)的核心设备,其钟差模型是北斗广播电文的重要组成部分,模型精度直接影响BDS的服务性能。本文采用星地双向时频传递(TWSTF)钟差测量为参考,评估了BDS广播电文钟差模型精度,结果表明BDS广播电文钟差模... 详细信息

星载原子钟是北斗卫星导航系统(BDS)的核心设备,其钟差模型是北斗广播电文的重要组成部分,模型精度直接影响BDS的服务性能。本文采用星地双向时频传递(TWSTF)钟差测量为参考,评估了BDS广播电文钟差模型精度,结果表明BDS广播电文钟差模型精度优于2 ns(数据龄期小于12 h)。针对BDS广播电文钟差参数解算问题,结合BDS地面段的钟差模型解算策略,本文提出进一步提升精度的多种策略。对于1 h时长的短期预报,本文提出加权线性模型与混合区间线性模型的钟差拟合预报方法,短期预报精度可提高20%以上;对于预报时长大于6 h的中长期预报,本文采用谱分析钟差时间序列,并根据谱分析结果构造预报模型,与简单的二次多项式模型预报相比,预报6 h精度提高13%,预报12 h平均提高了21%;对于IGSO/MEO卫星,本文提出将TWSTF的设备时延值作为参数估算,使钟差模型在设备切换后精度提高18%。最后,利用本文提出的改进策略对2017年1月—6月的钟差数据重新处理,获得了新的广播电文钟差模型时间序列。利用新的广播电文钟差模型进行北斗监测接收机定位,结果表明,N、E、U 3个方向精度分别提高14.22%、29.39%、14.91%,显著提升了BDS广播电文钟差服务性能。

关键词： BDS 广播电文钟差 TWSTF 精度评估谱分析精度提升

基于小波去噪的自回归滑动平均模型在地铁隧道地表沉降预报中的应用

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测绘地理信息 2018年第3期43卷 33-35页

作者：孟瑞祖独知行袁俊军山东科技大学测绘科学与工程学院

利用小波分析对地表沉降监测数据进行去噪处理,再使用传统的自回归滑动平均模型（auto-regressive and moving average model,ARMA）对去噪后的序列进行建模预报。以青岛市地铁3号线某条观测线实测数据为例,分别采用传统ARMA模型和基于... 详细信息

利用小波分析对地表沉降监测数据进行去噪处理,再使用传统的自回归滑动平均模型（auto-regressive and moving average model,ARMA）对去噪后的序列进行建模预报。以青岛市地铁3号线某条观测线实测数据为例,分别采用传统ARMA模型和基于小波去噪的ARMA模型进行了预报对比分析,结果表明基于小波去噪的ARMA模型取得了较高的预报精度。

关键词：地铁隧道地表沉降小波去噪 ARMA模型沉降预报