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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
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    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
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    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
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    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
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  • 收稿日期:  2022-11-28
  • 网络出版日期:  2023-05-19

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