风云3C增强北斗定轨试验结果与分析

发布时间：2019-11-08 10:07

【摘要】：首次搭载GPS/BDS双模接收机全球导航卫星掩星探测仪(GNOS)的风云三号C星于2013年9月23日的成功发射,为研究低轨卫星对BDS定轨增强提供了便利。本文首先对低轨卫星GNOS搭载的GPS/BDS双模接收机的观测数据进行统计,并分析了伪距测量精度。然后在全球测站、区域测站两种布局情况下,对无GNOS的BDS单系统定轨、无GNOS的GPS/BDS双系统定轨、有GNOS的BDS单系统定轨增强、有GNOS的GPS/BDS双系统定轨增强4种方案进行北斗轨道及钟差比较分析。结果表明,GNOS对北斗卫星轨道增强在全球测站下,GEO卫星切向精度提升最为显著,提升程度达60%,其次是法向和其他类型卫星切向,部分弧段个别GEO卫星径向精度稍有下降。双系统定轨增强中可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.1ns量级改善。7个国内测站区域监测网的定轨试验中对轨道进行了预报,结果表明GNOS对北斗GEO卫星轨道预报精度切向提升达85%,其余方向及卫星有较大改善,平均21.7%。可视弧段钟差重叠精度RMS值有0.5ns量级改善。
【图文】：

伪距测量,精度

据丢失率大。１．２ＢＤＳ伪距测量精度使用码减载波相位组合（ＣＣ组合）历元间差分的方法分析ＧＮＯＳ卫星北斗观测量的伪距测量精度［２１－２３］，并选取位于不同区域的ＣＵＴ０、ＧＭＳＤ、ＲＥＵＮ３个地面测站比较。选取同１．１时段一周的ＧＮＯＳ、３个地面测站观测数据，ＧＮＯＳ采样间隔为１０ｓ，地面测站采样间隔为３０ｓ。对所有ＢＤＳ卫星ＣＣ组合历元间差分值序列按高度角排列，每隔１０°换算为非差伪距噪声相对于零均值的ＲＭＳ，结果绘于图１，整体精度见表２。按ＢＤＳ卫星类型分类，统计３类卫星伪距噪声ＲＭＳ（取截止高度角大于１０°），见表２。分析图１、表２，ＧＮＯＳ的伪距测量精度与３个地面测站相当，地面测站３类卫星伪距测量精度大小ＧＥＯ＜ＩＧＳＯ＜ＭＥＯ，ＧＮＯＳ两个频点都为ＭＥＯ＜ＧＥＯ＜ＩＧＳＯ。ＧＮＯＳ中北斗卫星伪距测量精度Ｂ１、Ｂ２频点分别为０．３８ｍ、０．２９ｍ，在截止高度角大于４０°情况下则分别为０．２３ｍ、０．２０ｍ。试验结果表明，尽管星载ＢＤＳ数据丢失率大且分配的通道数少，但实测伪距测量精度仍然较好，且与卫星标称精度相当［１９］。图１伪距测量精度ＲＭＳＦｉｇ．１ＰｓｅｕｄｏｒａｎｇｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎＲＭＳ８２６

分布图,测站,分布图,卫星

３８０．４１０．３６０．３８０．２３Ｂ２０．２９０．３２０．２４０．２９０．２０２试验结果与分析２．１全球测站网增强试验试验选取２０１３年１０月１０日—１６日共７ｄＧＮＯＳ、３７个地面测站ＧＰＳ／ＢＤＳ双模观测数据。地面观测站包含２４个Ｍｕｌｔｉ－ＧＮＳＳＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ（ＭＧＥＸ）测站及１３个武汉大学建立的北斗卫星观测实验网（ＢｅｉＤｏｕｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｒａｃｋｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｓ，ＢＥＴＳ）测站。测站分布如图２所示，地面站总体上全球分布但并不均匀。在该观测时段我国北斗二代导航系统包括：５颗ＧＥＯ卫星（Ｃ０１－Ｃ０５，Ｇ类卫星）、５颗ＩＧＳＯ卫星（Ｃ０６－Ｃ１０，，Ｉ类卫星）、４颗ＭＥＯ卫星（Ｃ１１－Ｃ１４，Ｍ类卫星）。图２测站分布图Ｆｉｇ．２Ｔｒａｃｋｉｎｇｓｔａｔｉｏｎｓ注：圆圈为ＭＧＥＸ测站，五角星为ＢＥＴＳ测站。定轨弧长为３ｄ，共５个定轨弧段，力学模型和观测模型见表３。由于该时段只有ｗｕｍ精密轨道产品发布，且其定轨精度不可知，因此使用相邻弧段之间的重叠时段进行轨道、钟差的精度评估。每个重叠时段为２ｄ，共４个重叠弧段。其中卫星钟差统计的是卫星可见测站数大于等于４的情况，在此称为可视弧段钟差重叠精度，选取Ｃ１０卫星作为基准钟。表３联合定轨观测模型及力模型信息Ｔａｂ．３Ｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｎｄｆｏｒｃｅｍｏｄｅｌｓｏｆｃｏｍｂｉｎｅｄｏｒｂｉｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ测量模型观测数据地面站３０ｓ、ＬＥＯ１０

【参考文献】