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广播星历旋转误差对低轨星载BDS-3/GPS实时精密定轨影响分析

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导航定位与授时 2024年第1期11卷 43-52页

作者：李敏王煜斌李文文蒋科材陈国赵齐乐武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉430079 香港理工大学土地测量与地理资讯学系中国香港

基于LT-01A卫星星载BDS-3/GPS观测值进行了星载实时精密定轨研究,并重点分析了广播星历旋转误差对实时定轨精度的影响。通过赫尔默特转换评估了所选时段内GPS和BDS-3广播星历轨道旋转误差,显示BDS-3广播星历旋转误差可达-8.7 mas,平均... 详细信息

基于LT-01A卫星星载BDS-3/GPS观测值进行了星载实时精密定轨研究,并重点分析了广播星历旋转误差对实时定轨精度的影响。通过赫尔默特转换评估了所选时段内GPS和BDS-3广播星历轨道旋转误差,显示BDS-3广播星历旋转误差可达-8.7 mas,平均量级较GPS大约2.5倍。BDS-3广播星历经旋转改正后,轨道切向、法向均方根(RMS)误差从25 cm左右提升至10 cm量级,提升幅度超过50%。因此,基于星载BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨精度受BDS-3星历旋转误差影响严重,且主要作用于切向和法向。经过旋转改正后,单独BDS-3实时定轨在切向、法向、径向RMS分别为21.0 cm、10.7 cm及11.2 cm,其切向和法向精度比改正前分别提升15.0%和31.8%;BDS-3与GPS联合定轨进一步提升切向精度至19.4 cm。得益于BDS-3广播星历较高的精度,单BDS-3以及BDS-3/GPS联合的实时定轨在旋转改正前的三维RMS分别为31.9 cm和29.2 cm,较单GPS实时定轨分别提升9.1%和16.8%;添加旋转改正后,其定轨精度分别提升至26.7 cm和25.0 cm,较单GPS实时定轨分别提升22.6%和27.5%。

关键词：低轨卫星北斗三号广播星历实时精密定轨旋转误差

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GNSS广播星历精度评估与分析

导航定位学报 2024年

作者：熊芷玄冯畅同济大学测绘与地理信息学院

为了进一步探讨全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统（BDS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）、格洛纳斯全球卫星导航系统（GLONASS）的广播星历特性，并分析其精度和定位性能，对2023年3月的数据进行处理。结果表明：除GLONASS系统... 详细信息

为了进一步探讨全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统（BDS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）、格洛纳斯全球卫星导航系统（GLONASS）的广播星历特性，并分析其精度和定位性能，对2023年3月的数据进行处理。结果表明：除GLONASS系统外，其他全球卫星导航系统（GNSS）广播星历卫星轨道精度在3个方向均优于1 m，GPS和Galileo系统广播星历卫星钟差精度均优于1 ns；当广播星历参数采用相同的更新间隔时，BDS系统对应的轨道精度较高，四大系统按轨道精度从高到低排序依次为BDS、GPS、Galileo、GLONASS；当广播星历采用10 min更新间隔时，不同于卫星轨道，BDS相应卫星钟差精度较低，这可能与BDS广播星历采用的时间同步技术有关；单点定位结果表明，BDS、GPS、Galileo系统对应的广播星历定位平面精度均优于1.3 m。

关键词：全球卫星导航系统(GNSS) 广播星历卫星钟差单点定位

GPS/Galileo/BDS-3广播星历精度分析

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时间频率学报 2024年第1期47卷 62-71页

作者：彭华东乔书波杨显赐信息工程大学郑州450001

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。

关键词：全球定位系统伽利略卫星导航系统北斗三号卫星导航系统广播星历轨道精度钟差精度

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GNSS广播星历轨道和钟差精度分析

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第7期47卷 1122-1132页

作者：刘路郭金运周茂盛鄢建国纪兵赵春梅武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 海军工程大学导航工程系湖北武汉430033 北京房山人卫激光国家野外科学观测研究站北京100830

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导... 详细信息

为了对多个全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)当前的广播星历精度进行一个全面的分析,对比了2014—2018年共5 a的GNSS广播星历与精密星历,并对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system,Galileo)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)、准天顶卫星系统(quasi⁃zenith satellite system,QZSS)等5个系统的广播星历长期精度变化进行了分析。结果表明:5 a中GPS的广播星历轨道及钟差精度最稳定;GLONASS的广播星历轨道精度稳定性较好,但其钟差精度存在较大的离散度;Galileo得益于具备全面运行能力(full operational capability,FOC)卫星的大量发射及运行,其广播星历轨道、钟差精度大幅度变好,切向轨道、法向轨道与钟差精度已赶超GPS;BDS的广播星历轨道精度离散度较大,钟差精度出现不稳定现象;QZSS的广播星历轨道与钟差精度的稳定性与离散度相对最差。以2018年1 a的广播星历与精密星历为例分析了各个系统当前的广播星历精度,结果表明,当前GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS的考虑轨道误差与钟差误差贡献的空间信号测距误差(signal⁃in⁃space ranging error,SISRE)分别为0.806 m、2.704 m、0.320 m、1.457 m、1.645 m,表明Galileo广播星历整体精度最高,GPS次之,其次分别是BDS、QZSS和GLONASS。只考虑轨道误差贡献的SISRE分别为0.167 m、0.541 m、0.229 m、0.804 m、0.675 m,表明GPS广播星历轨道精度最高,其次分别是Galileo、GLONASS、QZSS和BDS。GPS卫星广播星历中新型号卫星的钟差精度总体要优于旧型号卫星。

关键词：全球导航卫星系统广播星历精密星历轨道误差钟差误差

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四大GNSS广播星历精度评估与对比分析

武汉大学学报（信息科学版） 2022年第2期47卷 208-218页

作者：张熙刘长建章繁吴庆胡小华 61363部队陕西西安710000 信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450000

分析了目前广播星历精度评估中存在的问题,详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法,提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共... 详细信息

分析了目前广播星历精度评估中存在的问题,详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法,提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共计62天的多模GNSS实验(multi-GNSS experiment,MGEX)混合广播星历和精密星历,对全球定位系统(global positioning system,GPS)、格洛纳斯(global navigation satellite system,GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo navigation satellite system,Galileo)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)进行多方面精度评估。结果表明,精度评估所选用的天线相位中心改正值以及消除广播星历钟差系统性偏差的方法均准确有效;从星座整体的轨道误差、钟差、空间信号测距差的均方根来看,4个系统广播星历精度由高到低依次为Galileo、GPS、BDS、GLONASS,随着各导航系统的完善,各系统广播星历精度必将进一步提高。

关键词：广播星历精密星历星历对比精度评估

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广播星历参数变化特征分析与异常监测

导航定位学报 2023年第6期11卷 76-86页

作者：王涵王海涛王国成中国科学院精密测量科学与技术创新研究院/大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

针对目前广播星历异常监测存在不能准确辨识出异常星历参数、时延大、易受人工干扰等问题,提出一种基于历史广播星历数据的异常监测方法:利用剔除异常数值后的15个星历参数时间序列,分析存在的时变规律和随机分布情况,结合差分序列,使... 详细信息

针对目前广播星历异常监测存在不能准确辨识出异常星历参数、时延大、易受人工干扰等问题,提出一种基于历史广播星历数据的异常监测方法:利用剔除异常数值后的15个星历参数时间序列,分析存在的时变规律和随机分布情况,结合差分序列,使用常数或包络线确定各卫星星历参数的监测阈值,完成广播星历异常监测。实验结果表明,参数√A、ω、e、i_(0)、Ω_(0)、C_(uc)、C_(us)、C_(rc)、C_(rs)异常概率较小,可直接使用确定阈值探测异常;其他参数异常概率较大,需要结合“自下而上法”对告警数据做出进一步判断,给出异常监测最终结果。

关键词：全球定位系统(GPS) 广播星历阈值异常探测差分法

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低轨导航增强卫星广播星历拟合模型研究

航天器工程 2023年第4期32卷 28-36页

作者：杨开伟刘涵宇孙腾达孙秀聪徐明中国电子科技集团公司第五十四研究所石家庄050081 北京航空航天大学宇航学院北京102206

传统的广播星历模型(如GPS的16参数模型和18参数模型)是针对中高轨卫星设计的,而中高轨卫星与低轨卫星所受摄动力有所区别,如果直接将传统模型应用到低轨卫星上,拟合精度会降低,因此需要针对低轨卫星所受摄动的特点设计更加合理的广播... 详细信息

传统的广播星历模型(如GPS的16参数模型和18参数模型)是针对中高轨卫星设计的,而中高轨卫星与低轨卫星所受摄动力有所区别,如果直接将传统模型应用到低轨卫星上,拟合精度会降低,因此需要针对低轨卫星所受摄动的特点设计更加合理的广播星历模型。考虑到大气阻力主要改变平面内的轨道要素,文章在18参数模型的基础上增加偏心率变化率这一参数,设计基于轨道根数的19参数模型,并分别对不同轨道高度和倾角的卫星进行位置拟合试验。试验结果表明:在相同仿真场景下,19参数模型的位置拟合精度高于18参数模型;同时,对于大倾角卫星的长弧段位置,其拟合精度与26参数模型近似。

关键词：低轨卫星广播星历导航增强 19参数模型

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一种BDS广播星历异常值实时探测方法

大地测量与地球动力学 2022年第11期42卷 1122-1127页

作者：卞艺潼聂志喜王振杰徐晓飞刘金萍中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院青岛市266580 中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司山东省257086

针对BDS广播星历提出一种实时异常探测方法。首先通过检查广播星历参数是否超限来判断异常广播星历;然后计算相邻历元广播星历在中间时刻的空间信号测距差SISRD,基于广播星历的一致性进行异常值探测;最后对ALIC、AREG、ABMF、GENO测站的... 详细信息

针对BDS广播星历提出一种实时异常探测方法。首先通过检查广播星历参数是否超限来判断异常广播星历;然后计算相邻历元广播星历在中间时刻的空间信号测距差SISRD,基于广播星历的一致性进行异常值探测;最后对ALIC、AREG、ABMF、GENO测站的BDS广播星历数据进行异常探测,以最终精密星历探测结果作为参考进行验证。结果表明,该方法能够准确地探测出异常广播星历。

关键词： BDS 广播星历实时异常探测一致性

北斗卫星广播星历精度评估与单点定位优化模型

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大地测量与地球动力学 2022年第3期42卷 291-297页

作者：简濠骏王逸石张元泰魏英韬周裕欣武汉大学测绘学院武汉市430079

利用精密星历产品对BDS-2和BDS-3广播星历的精度进行系统评估,进一步比较分析不同BDS-2和BDS-3卫星星座组合对单点定位的影响,提出一种基于SISRE(signal in space range error)的单点定位加权优化模型。实验结果表明,BDS-2星座中MEO、I... 详细信息

利用精密星历产品对BDS-2和BDS-3广播星历的精度进行系统评估,进一步比较分析不同BDS-2和BDS-3卫星星座组合对单点定位的影响,提出一种基于SISRE(signal in space range error)的单点定位加权优化模型。实验结果表明,BDS-2星座中MEO、IGSO和GEO卫星广播星历轨道误差的RMS分别为2.404 m、3.030 m、12.574 m;BDS-3星座中MEO、IGSO卫星广播星历轨道误差的RMS约为0.5 m和0.8 m;对于SISRE,BDS-2平均优于2 m,BDS-3平均优于1 m;BDS-3配备H钟和Rb钟的卫星钟差及稳定性基本相同。同时单点定位结果表明,BDS-2/BDS-3 IGSO/MEO星座组合定位精度最高。利用提出的SISRE加权模型进行单点定位解算,定位精度在N、E、U方向的平均优化率分别为9.61%、18.55%、11.19%,平均总体优化率达到12.26%,证明了模型的有效性。

关键词：北斗三号广播星历单点定位星座组合 SISRE加权模型