基于2013年、2015年和2017年星载BDS/GPS观测数据的FY-3C卫星精密轨道确定
发布时间：2021-10-26 04:20
本文基于2013—2017年FY-3C卫星星载BDS和GPS观测数据,研究了星载BDS的定轨性能及其对低轨卫星精密定轨的贡献。结果显示,改正BDS卫星码偏差可以提高低轨卫星定轨精度,提升幅度可达12.4%。2013年、2015年和2017年的FY-3C卫星单GPS定轨的重叠轨道差异平均一维均方根（1D RMS）分别为2.0 cm、1.7 cm和1.5 cm。由于BDS二代区域系统和FY-3C较少的BDS跟踪通道,FY-3C卫星单BDS定轨的精度要远差于单GPS定轨,其2013年、2015年和2017年重叠轨道1D RMS分别为150.9 cm、115.0 cm和47.4 cm。对于BDS+GPS （GC）双系统定轨,FY-3C卫星在2013年、2015年和2017年的重叠轨道精度分别为2.5 cm、2.3 cm和1.6 cm。当不采用BDS GEO卫星观测值后,GC双系统定轨精度得到了显著提高,这是因为GEO卫星本身卫星跟踪条件较差且其轨道钟差产品精度不高。得益于近年来IGS精密轨道钟差产品精度的不断提高,特别是2015年高采样率（30 s采样间隔）卫星钟差产品的发布,FY-3C卫星的...
【文章来源】：Engineering. 2020,6(08)EISCI
【文章页数】：19 页
【部分图文】：
GPS和BDS卫星不同观测值的日平均观测数；（b）星载GPS和BDS数据的日损失率。
图4展示了FY-3C卫星单BDS定轨的重叠轨道RMS。结果显示，切向方向的重叠轨道RMS最大，法向RMS最小。2013年、2015年和2017年FY-3C卫星在切向、法向和径向上的平均RMS分别为204.1 cm、91.9 cm和151.2 cm,142.5 cm、65.7 cm和122.6 cm,58.2 cm、34.6 cm和46.5 cm。可以看出，单BDS定轨仅能实现几分米的定轨精度，这主要是因为BDS-2仍是区域系统，同时FY-3C分配给BDS卫星的跟踪通道较少。此外，从图中还可以看出，从2013年至2017年BDS单系统定轨的重叠轨道精度在逐渐提高。这主要是得益于BDS精密轨道钟差产品精度的不断提高，特别是高采样率钟差产品的发布（从5 min提高至30 s）。高采样钟差产品能够显著减少钟差产品数值插值过程中的精度损失，进而提高低轨卫星的定轨精度。表3列出了BDS单系统定轨相应的统计值。图3.改正和不改正BDS卫星码偏差定轨方案的重叠轨道比较RMS。
图2.基于FY-3C星载数据估计的BDS GEO、IGSO和MEO卫星分段线性码偏差改正模型。图5显示了2013年、2015年和2017年FY-3C卫星GC（考虑GEO）定轨和GC（不考虑GEO）定轨方案的重叠轨道比较1D RMS时间序列。作为比较，单GPS定轨结果也显示在图中。表3给出了相应的统计值。对于单GPS定轨，FY-3C卫星在2013年、2015年和2017年的重叠轨道差异的平均1D RMS分别为2.0 cm、1.7 cm和1.5 cm。这一精度与GRACE卫星定轨精度相当[2]。GC双系统定轨的平均1D RMS要大于单GPS定轨结果。双系统定轨方案精度下降的主要原因是相比于GPS,BDS轨道和钟差产品精度相对较低。与GC（考虑GEO）方案相比，在排除GEO观测值之后，GC（不考虑GEO）方案的定轨精度得到了明显的提升。2013年、2015年和2017年GC（不考虑GEO）定轨方案的重叠轨道平均1D RMS分别为2.0 cm、1.8 cm和1.3 cm。值得注意的是，2017年，GC（不考虑GEO）定轨方案的精度最高，甚至优于单GPS定轨结果。这一结果说明，在高质量BDS轨道钟差产品可用的条件下，GC双系统融合能够提高低轨卫星的定轨精度。此外，能够看到从2013年至2017年GC双系统定轨精度逐年提高，这一现象与单BDS定轨结果类似，主要是得益于BDS精密轨道钟差产品精度的不断提高，特别是钟差产品采样率的提高。
本文编号：3458816
【文章来源】：Engineering. 2020,6(08)EISCI
【文章页数】：19 页
【部分图文】：
GPS和BDS卫星不同观测值的日平均观测数；（b）星载GPS和BDS数据的日损失率。
图4展示了FY-3C卫星单BDS定轨的重叠轨道RMS。结果显示，切向方向的重叠轨道RMS最大，法向RMS最小。2013年、2015年和2017年FY-3C卫星在切向、法向和径向上的平均RMS分别为204.1 cm、91.9 cm和151.2 cm,142.5 cm、65.7 cm和122.6 cm,58.2 cm、34.6 cm和46.5 cm。可以看出，单BDS定轨仅能实现几分米的定轨精度，这主要是因为BDS-2仍是区域系统，同时FY-3C分配给BDS卫星的跟踪通道较少。此外，从图中还可以看出，从2013年至2017年BDS单系统定轨的重叠轨道精度在逐渐提高。这主要是得益于BDS精密轨道钟差产品精度的不断提高，特别是高采样率钟差产品的发布（从5 min提高至30 s）。高采样钟差产品能够显著减少钟差产品数值插值过程中的精度损失，进而提高低轨卫星的定轨精度。表3列出了BDS单系统定轨相应的统计值。图3.改正和不改正BDS卫星码偏差定轨方案的重叠轨道比较RMS。
图2.基于FY-3C星载数据估计的BDS GEO、IGSO和MEO卫星分段线性码偏差改正模型。图5显示了2013年、2015年和2017年FY-3C卫星GC（考虑GEO）定轨和GC（不考虑GEO）定轨方案的重叠轨道比较1D RMS时间序列。作为比较，单GPS定轨结果也显示在图中。表3给出了相应的统计值。对于单GPS定轨，FY-3C卫星在2013年、2015年和2017年的重叠轨道差异的平均1D RMS分别为2.0 cm、1.7 cm和1.5 cm。这一精度与GRACE卫星定轨精度相当[2]。GC双系统定轨的平均1D RMS要大于单GPS定轨结果。双系统定轨方案精度下降的主要原因是相比于GPS,BDS轨道和钟差产品精度相对较低。与GC（考虑GEO）方案相比，在排除GEO观测值之后，GC（不考虑GEO）方案的定轨精度得到了明显的提升。2013年、2015年和2017年GC（不考虑GEO）定轨方案的重叠轨道平均1D RMS分别为2.0 cm、1.8 cm和1.3 cm。值得注意的是，2017年，GC（不考虑GEO）定轨方案的精度最高，甚至优于单GPS定轨结果。这一结果说明，在高质量BDS轨道钟差产品可用的条件下，GC双系统融合能够提高低轨卫星的定轨精度。此外，能够看到从2013年至2017年GC双系统定轨精度逐年提高，这一现象与单BDS定轨结果类似，主要是得益于BDS精密轨道钟差产品精度的不断提高，特别是钟差产品采样率的提高。
本文编号：3458816
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