留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析

景鑫 李建文 周舒涵 蔡巍 柯能

景鑫, 李建文, 周舒涵, 蔡巍, 柯能. BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 101-110. doi: 10.12265/j.gnss.2022219
引用本文: 景鑫, 李建文, 周舒涵, 蔡巍, 柯能. BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 101-110. doi: 10.12265/j.gnss.2022219
JING Xin, LI Jianwen, ZHOU Shuhan, CAI Wei, KE Neng. Precision analysis of BDS-3 multi-frequency undifferenced and uncombined precision orbit determination[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 101-110. doi: 10.12265/j.gnss.2022219
Citation: JING Xin, LI Jianwen, ZHOU Shuhan, CAI Wei, KE Neng. Precision analysis of BDS-3 multi-frequency undifferenced and uncombined precision orbit determination[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 101-110. doi: 10.12265/j.gnss.2022219

BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析

doi: 10.12265/j.gnss.2022219
详细信息
    作者简介:

    景鑫:(1991—),男,硕士,研究方向为导航卫星精密定轨技术及GNSS数据处理

    李建文:(1971—),男,教授,研究方向为卫星导航系统工程相关技术研究

    周舒涵:(1998—),男,硕士,研究方向为GNSS/LEO精密定位技术

    通讯作者:

    李建文 E-mail: zzljw@126.com

  • 中图分类号: P228.4;P228.41

Precision analysis of BDS-3 multi-frequency undifferenced and uncombined precision orbit determination

  • 摘要: 针对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)五频点观测数据和非差非组合精密定轨理论,介绍了非差非组合观测模型和参数估计方法,提出了利用K均值聚类算法(K-means)进行测站选取的策略,分析并讨论了非差非组合方法的优势. 通过K-means和人工经验选取两种测站选取方案,分别使用BDS-3五频,B1C+B2a、B1I+B3I三种频率选择方式,利用30个观测站,对BDS-3中轨道地球卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)进行精密定轨处理. 结果表明:当接收B1C+B2a频点观测数据测站不足时,非差非组合方法可以通过利用五频观测数据增加观测数据数量、优化测站布局,提高定轨精度,与B1C+B2a频率组合相比,五频定轨结果切向(A)、法向(C)、径向(R)和三维(3D)方向均方根(RMS)月均值分别提升0.003 m、0.004 m、0.003 m和0.007 m;K-means算法选取的测站与人工经验选取相比,分布更加合理,定轨精度更高,三种频率选择方案MEO卫星3D RMS月均值精度分别提升0.009 m、0.017 m和0.009 m.

     

  • 图  1  K-means算法对测站分类效果图

    图  2  测站选取方案1 IGS测站分布图

    图  3  测站选取方案2 IGS测站分布图

    图  4  方案1中A、C、R方向单天RMS月均值

    图  5  方案2 中A、C、R方向单天RMS均值

    图  6  不同方案不同频率下的3D RMS月均值对比

    图  7  BDS-3卫星伪距OSB估计值

    表  1  轨道积分的力模型

    项目模型
    地球重力场GOCO06s
    N体引力JPL DE432 行星星历
    地球固体潮IERS Conventions 2010
    海潮FES2014b 全球海潮模型
    极潮IERS Conventions 2010
    大气潮汐AOD1B RL06
    大气和海洋质量变化AOD1B RL06
    相对论效应IERS Conventions 2010
    太阳辐射压Box-wing 模型
    地球辐射压Box-wing 模型
    下载: 导出CSV

    表  2  方案1 不同频率选择方案的3D RMS月均值 m

    PRN卫星
    类型
    3D RMS月均值PRN卫星
    类型
    3D RMS月均值
    S1S2S3S1S2S3
    C19MEO0.0610.0710.061C34MEO0.0590.0840.063
    C200.0610.0750.061C360.0630.0730.067
    C210.0570.0670.057C370.0620.0660.061
    C220.0640.0860.064C410.0600.0660.057
    C230.0640.0670.066C420.0620.0680.061
    C240.0630.0720.067C430.0980.0860.100
    C250.0890.0920.088C440.0790.0820.082
    C260.0970.0980.095C450.0730.0840.071
    C270.0660.0760.068C460.0710.0700.074
    C280.0690.0760.070总体
    均值
    0.0700.0770.070
    C290.0700.0890.074C38IGSO0.2190.1880.174
    C300.0720.0790.071C390.2070.1940.203
    C320.0810.0760.065C400.1270.1290.166
    C330.0630.0760.066总体
    均值
    0.1840.1700.181
    C350.0670.0760.065
    下载: 导出CSV

    表  3  方案2 不同频率选择方案的3D RMS月均值 m

    PRN卫星
    类型
    3D RMS月均值PRN卫星
    类型
    3D RMS月均值
    S1S2S3S1S2S3
    C19MEO0.0550.0540.055C35MEO0.0580.0530.054
    C200.0530.0520.053C360.0540.0520.054
    C210.0450.0450.046C370.0570.0500.052
    C220.0550.0540.056C410.0500.0490.050
    C230.0580.0550.057C420.0510.0510.052
    C240.0610.0610.063C430.0860.0850.065
    C250.0870.0850.086C440.0670.0640.080
    C260.0930.0890.091C450.0610.0580.059
    C270.0650.0630.065C460.0590.0560.058
    C280.0630.0650.062总体
    均值
    0.0610.0600.061
    C290.0670.0630.065C38IGSO0.2130.2040.208
    C300.0630.0610.062C390.2010.1960.200
    C320.0570.0550.056C400.1270.1180.126
    C330.0540.0560.057总体
    均值
    0.1800.1730.178
    C340.0550.0520.058
    下载: 导出CSV

    表  4  测站使用数量统计

    测站选取方案频率选择方案
    S1S2S3
    方案1292029
    方案2292729
    下载: 导出CSV
  • [1] 李星星, 张伟, 袁勇强, 等. GNSS卫星精密定轨综述: 现状, 挑战与机遇[J]. 测绘学报, 2022, 51(7): 1271-1293. DOI: 10.11947/j.issn.1001-1595.2022.7.chxb202207018
    [2] 辜声峰. 多频GNSS非差非组合精密数据处理理论及其应用[D]. 武汉: 武汉大学, 2013.
    [3] 周锋. 多系统GNSS非差非组合精密单点定位相关理论和方法研究[D]. 上海华东师范大学, 2018.
    [4] 景鑫, 车通宇, 周舒涵, 等. 北斗三号系统开通前后广播星历精度对比分析[J]. 全球定位系统, 2022, 47(4): 23-30. DOI: 10.12265/j.gnss.2022051
    [5] 张小红, 柳根, 郭斐, 等. 北斗三频精密单点定位模型比较及定位性能分析[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2018, 43(12): 2124-2130.
    [6] ZEHENTNER N, MAYER-GURR T. Precise orbit determination based on raw GPS measurements[J]. Journal of geodesy, 2015, 90(3): 275-286. DOI: 10.1007/s00190-015-0872-7
    [7] STRASSER S, MAYER-GURR T, ZEHENTNER N. Processing of GNSS constellations and ground station networks using the raw observation approach[J]. Journal of Geodesy, 2018, 93(8): 1045-1057. DOI: 10.1007/s00190-018-1223-2
    [8] 曾添, 隋立芬, 阮仁桂, 等. 三频非组合模型的GPS/BDS/Galileo精密定轨[J]. 测绘学报, 2021, 50(2): 169-180.
    [9] 彭欢欢, 石教坤, 蔡鑫. 基于单通道的Kmeans算法的图像分割[J]. 信息技术与信息化, 2022(1): 39-42. DOI: 10.3969/j.issn.1672-9528.2022.01.011
    [10] 彭海驹, 严科文, 林松, 等. 融合kmeans聚类与Hausdorff距离的点云精简算法改进[J]. 地理空间信息, 2022, 20(8): 59-63. DOI: 10.3969/j.issn.1672-4623.2022.08.014
    [11] HOFMANN-WELLENHOF B, LICHTENEGGER H, WASLE E. GNSS-global navigation satellite systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more[M]. Wien; New York: Springer, 2007.
    [12] PETIT G, LUZUM B. IERS Conventions(2010), IERS Technical Note 36[R].
    [13] 谢劭峰, 潘清莹, 黄良珂, 等. 中国区域ZTD, ZWD高程缩放因子的时空特性分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2021, 41(12): 1211-1215.
    [14] 章迪. GNSS对流层天顶延迟模型及映射函数研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2017.
    [15] 李涌涛, 李建文, 庞鹏, 等. 2017年9月磁暴期间电离层TEC变化分析[J]. 全球定位系统, 2018, 43(4): 42-47.
    [16] 李涌涛, 李建文, 顾晨钟, 等. Linux Shell在电离层TEC格网数据提取和分析中的应用[J]. 全球定位系统, 2019, 44(3): 81-87.
    [17] HOQUE M M, JAKOWSKI N. Estimate of higher order ionospheric errors in GNSS positioning[J]. Radio science, 2008, 43(5): 1-15. DOI: 10.1029/2007RS003817
    [18] TEUNISSEN P J G. The least-squares ambiguity decorrelation adjustment: a method for fast GPS integer ambiguity estimation[J]. Journal of geodesy, 1995, (70): 65-82. DOI: 10.1007/BF00863419
    [19] CHANG X-W, YANG X, ZHOU T. MLAMBDA: a modified LAMBDA method for integer least-squares estimation[J]. Journal of geodesy, 2005, 79(9): 552-565. DOI: 10.1007/s00190-005-0004-x
    [20] CARRERE L, LYARD F, CANCET M, et al. FES 2014, a new tidal model on the global ocean with enhanced accuracy in shallow seas and in the Arctic region[A]. Egu General Assembly Conference[C]. 2015.
    [21] DOBSLAW H, BERGMANN-WOLF I, DILL R, et al. A new high-resolution model of non-tidal atmosphere and ocean mass variability for de-aliasing of satellite gravity observations: AOD1B RL06[J]. Geophysical journal international, 2017, 211(1): 263-269. DOI: 10.1093/gji/ggx302
    [22] 张龙平, 党亚民, 成英燕, 等. 北斗GEO/IGSO/MEO卫星定轨地面站构型影响分析及其优化[J]. 测绘学报, 2016, 45(S2): 82-92.
    [23] 李星星, 黄健德, 袁勇强, 等. Galileo三频非组合精密定轨模型及精度评估[J]. 测绘学报, 2020, 49(9): 1120-1130. DOI: 10.11947/j.AGCS.2020.20200320
  • 加载中
图(7) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  191
  • HTML全文浏览量:  57
  • PDF下载量:  12
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-28
  • 网络出版日期:  2023-05-19

目录

    /

    返回文章
    返回