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导航定位学报/Journal Journal of Navigation and PositioningCSCDCSTPCD北大核心
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    BDS-3全球短报文2种低轨卫星几何法定轨

    郭荣欣辜声峰龚晓鹏
    1-10页
    查看更多>>摘要：针对低轨卫星实时在线精密定轨难以获取实时改正数问题,提出基于北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)全球短报文播发距离改正数和状态空间表达(SSR)改正数的低轨卫星精密定轨方法.基于提出的距离改正数和SSR改正数编码播发方案,利用Swarm A卫星7 d星载全球卫星导航系统(GNSS)数据进行验证,从定轨精度以及处理效率2方面进行分析,结果表明:基于BDS-3全球短报文播发的改正数可以实现低轨卫星几何法定轨精度约为0.1 m,且基于SSR改正数的低轨卫星定轨精度优于距离改正数.非差非组合模型的定轨精度略优于无电离层(IF)组合定轨精度;当BDS-3全球短报文通信成功率为90％时,定轨精度下降约15％.在处理效率上,IF组合较非差非组合提升明显,2种方法在主频为1.6 GHz的个人笔记本上单历元处理时间均小于0.003 s.

    北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)全球短报文(GSMC)低轨卫星几何法精密定轨

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    低轨卫星轨道根数型广播星历预报

    黄昱张益泽何丽娜王珩...
    11-17页
    查看更多>>摘要：基于第一类无奇点轨道根数的参数模型设计了17～23参数的8种模型,通过拟合参数外推得到预报轨道,研究拟合轨道与预报轨道间的关系,并探究预报精度的影响因素.实验结果表明:增加参数个数对拟合精度有明显提升.相对于全球定位系统(GPS)的16参数模型,20参数模型的预报精度提升26.2％,拟合精度提升71.2％.同时,使用蜂群(Swarm)卫星、重力反演和气候实验(GRACE)卫星、贾森2号卫星及通信、导航预测中断系统(C/NOFS)卫星的实测数据分析了轨道倾角、轨道高度、偏心率和拟合弧长对预报精度的影响.

    低轨(LEO)卫星广播星历无奇点模型轨道预报

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    原子钟时域频率稳定度评估方法

    陈汗龙谢超郑晓雪李响...
    18-24页
    查看更多>>摘要：在对原子钟基本运行原理阐述的基础上,针对当前原子钟时域频率稳定度评估方法研究不全面、不具体的问题,作全面、系统的研究,包括阿伦方差、重叠阿伦方差、修正阿伦方差、时间方差、哈达玛方差、重叠哈达玛方差、总方差和理论方差等8种计算评估类型,给出了标准公式,描述了适用范围,总结了特点规律.重点利用上述8种方法对某实验室的原子钟进行实例计算和验证,根据得到的不同类型原子钟的稳定度评估结果,分析了每种方法的评估效果,归纳了不同评估方法的应用特点、规律及适用范围,得到了哈达玛方差可明显去除氢钟频率漂移的影响,修正阿伦方差能更好区分调相白噪声和调相闪烁噪声类型等具体结论.

    频率稳定度阿伦方差哈达玛方差理论方差原子钟

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    一种WOA-RBF的BDS精密卫星钟差短期预报方法

    李特杨振田静郭建春...
    25-33页
    查看更多>>摘要：针对当前北斗卫星导航系统(BDS)精密卫星钟差预测模型精度不高、预测误差较大等问题,提出一种将鲸鱼优化算法(WOA)和径向基函数神经网络(RBF)相结合的钟差预测模型—鲸鱼算法优化的RBF组合模型(WOA-RBF):利用四分位法和分段线性插值法完成数据预处理,通过鲸鱼优化算法对RBF中的扩展速度和输出层线性权重进行寻优,得到最优参数,最终得到优化后的输出结果.实验结果表明:与二次多项式(QP)模型、灰色模型(GM)和径向基函数神经网络(RBF)模型相比,WOA-RBF模型优势明显.在预报时长为6 h时,均方根误差在0.25 ns以内;在预报时长为12 h时,均方根误差在0.27 ns以内,证明了WOA-RBF模型在精密卫星钟差短期预报中的准确性和可行性.

    北斗卫星导航系统(BDS)钟差预报鲸鱼优化算法径向基函数神经网络

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    基于机器学习的NWP ZTD长短期预测模型

    白子仪徐莹冯健于浩...
    34-44页
    查看更多>>摘要：对流层延迟是影响全球卫星导航系统(GNSS)定位精度的主要误差源之一,利用数值天气预报(NWP)模型估计天顶对流层延迟(ZTD)是常用的方法之一,但NWP模型预报资料估计的ZTD精度有限;NWP模型再分析资料估计的ZTD不能用于GNSS实时定位,且目前大多数文献未能对ZTD长短期预测分别进行研究.因此,利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的第五代全球气候再分析资料数据集(ERA5)和国际GNSS服务组织(IGS)的高精度ZTD数据,研究基于反向传播(BP)神经网络、支持向量机和长短期记忆网络3种机器学习算法构建以年为时间窗口的ZTD长期预测模型和以24h为时间窗口的ZTD短期预测模型的可行性.实验结果表明:构建的ZTD长期预测模型和短期预测模型可以有效提高预测ZTD的精度.

    全球卫星导航系统(GNSS)天顶对流层延迟(ZTD)数值天气预报(NWP)机器学习算法预测模型

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    GNSS天线相位中心模型更新对PPP的影响分析

    乔晨昊王利舒宝李新瑞...
    45-57页
    查看更多>>摘要：目前,天线相位中心改正(PCC)模型由igs14.atx更新至igs20.atx,更新后的PCC模型会对精密单点定位的坐标参数估计产生影响.本文对比了更新前后的PCC模型,综合分析了四大全球卫星导航系统(GNSS)的在轨卫星和接收机天线的PCC模型,并选取了31个国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)测站的观测数据进行精密单点定位数,通过点位偏差和点位精度来分析模型间差异对测站点位估计的影响.结果表明:在IGS框架和天线产品更新后,全球定位系统(GPS)、格洛纳斯系统和伽利略系统的点位偏差下降0.7、2.4和1 mm,北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)增加了0.3 mm;4个系统的点位精度与更新前相当,变化在1 mm内.多GNSS系统联合处理下定位效果有明显改善,点位偏差平均减少了约1.2 mm,点位精度提高了1.5 mm.除此之外,在IGS20框架下使用igs14.atx中的模型后,4个系统的定位性能受到不同程度的影响.

    全球卫星导航系统(GNSS)天线相位中心改正(PCC)天线相位中心偏差(PCO)天线相位中心变化(PCV)精密单点定位(PPP)

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    BDS-3 B2b-PPP URA评估 精化与播发方法

    宋子远陈俊平张益泽唐文杰...
    58-67页
    查看更多>>摘要：用户距离精度指数(URAI)作为导航系统定位服务完好性标识,在提供卫星可用性信息的同时,也反映了卫星的轨道钟差精度.本文提出将B2b电文中随轨道改正数播发的URAI信息恢复为用户距离精度(URA),并用于B2b-PPP的随机模型构建.对其进行定位性能评估,发现B2b自身播发的URA精度较差.针对该问题,利用分布在中国及周边区域的多个全球卫星导航系统(GNSS)监测站对B2b的URA参数进行重估计.实验结果表明:精化后的URA能显著提升B2b-PPP的服务性能.相比于仅考虑观测噪声和高度角的随机模型,使用精化后的URA作为随机模型,动态和静态定位模式下的收敛时间提升分别达到18.9％、14.5％;收敛后定位精度提升分别达到11.2％、8.9％.在此基础上,进一步结合北斗卫星导航系统(BDS)短报文,提出一种精化后URA的播发方法,结合现有短报文通信效率进一步分析了精化URA的用户使用性能.

    北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)B2b精密单点定位(B2b-PPP)用户距离精度(URA)定位随机模型BDS短报文(SMC)

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    顾及DISB的智能手机伪距差分定位算法

    李玉星李广云吕葳陈明剑...
    68-78页
    查看更多>>摘要：为了提高智能手机在遮挡环境下的定位精度和可靠性,给出一种全球定位系统(GPS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)、北斗卫星导航系统(BDS)组合的系统间紧组合伪距差分定位模型和适用于智能手机的高度角附加不确定度的随机模型.首先评估了L1/B1I和L1/E1频率间的伪距差分系统间偏差的大小与稳定性,结果表明,智能手机伪距差分系统间偏差可以保持稳定性.利用小米8、华为P40智能手机和实测相同及不同类型接收机进行对比验证,通过设置截止高度角方式模拟遮挡环境.实验结果表明:在45°截止高度角模拟遮挡环境情况下,应用紧组合伪距差分改正模型,小米8和华为P40智能手机平面定位精度分别提高了25.5％和32.4％.该方法可以提高智能手机在遮挡环境下定位的精度和可靠性.

    智能手机全球导航卫星系统(GNSS)伪距差分伪距差分系统间偏差(DISB)紧组合

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    GPT3模型对大高差中长距离RTK的影响分析

    谭龙舒宝王利李新瑞...
    79-89页
    查看更多>>摘要：对流层延迟是大高差环境下实时动态定位(RTK)的主要误差源,严重影响了RTK的定位精度.为有效抑制大高差环境下对流层延迟对RTK定位的不利影响,提出提升RTK定位性能的合理方案.本文以香港连续运行卫星定位服务综合系统(CORS)站为例,评估了第三代全球气压气温模型(GPT3)在不同季节不同高差基线的对流层模型精度,并在此基础上对比分析了引入GPT3模型约束前后的中长距离RTK的定位性能.结果表明:香港地区19～34 km中长基线相对对流层总延迟的量级在厘米级到分米级,严重影响RTK定位结果.GPT3模型在香港地区的误差在±1 cm之间,可以作为先验对流层信息进行约束.加入GPT3模型的约束后,四条基线的BDS和BDS/GPS组合的RTK定位U分量的精度均有显著提升,BDS提升了35.1％、32.7％、32.3％和56.9％,BDS/GPS提升了29.1％、26.1％、31.2％和63.3％;四条基线的单BDS模糊度固定率分别提升了5.7％、2.6％、6.4％和4.5％,而BDS/GPS组合基本没有影响.此外,先验方差的取值对大高差基线有一定影响,在对流层活跃的月份须根据统计的大气建模误差及时更新先验方差.

    大高差实时动态定位(RTK)对流层延迟第三代全球气压和温度模型(GPT3)

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    GPS/BDS/Galileo/GLONASS实时精密单点定位性能评估

    谭春波高猛孟子恒曹志华...
    90-98页
    查看更多>>摘要：随着卫星导航系统的迅速发展及人们对实时高精度定位性能日益增大的需求,越来越多的分析中心开始提供支持多系统的状态空间表述(SSR)产品.因此评估不同分析中心产品在不同系统组合下的定位性能十分必要.本文选取全球范围内的20个测站,对中国科学院(CAS)、武汉大学(WHU)和法国空间研究中心(CNES)3个分析中心提供的实时产品进行全球定位系统(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)实时精密单点定位(PPP)处理,并从实时产品可用性、收敛时间及定位性能进行分析.实验结果表明:WHU中心提供的GPS卫星可用性最好,GLONASS系统较差,且缺失了2颗卫星,CAS播发的BDS实时产品最好,提供了全部的BDS卫星改正数;静态模式下双系统组合中GPS+BDS组合的收敛时间最短,动态模式下双系统组合中GPS+Galileo的收敛时间最短,且在动态模式下,所有分析中心的GPS+Galileo+BDS+GLONASS组合收敛时间都明显优于GPS+Galileo+BDS组合;单系统中GPS的定位精度最优,静态模式下高程方向上优于2.5 cm,水平方向上优于1.7 cm;动态模式下高程方向上优于6.5 cm,水平方向上优于3.1 cm;但加入GLONASS的四系统组合并不能明显地提高定位精度.

    精密单点定位(PPP)实时多全球卫星导航系统(GNSS)组合状态空间表述

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