IGS精密星历
GPS期末考试复习题
GPS期末考试复习题填空题名词解释1、天球：以地球质心M为球心，以任意长为半径的假想球体。
2、春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点称为春分点。
3、章动：由于月球轨道和月地距离的变化，使实际北天极沿椭圆形轨道绕瞬时平北天极旋转的现象。
4、WGS-84坐标系：(World Geodical System-84)由美国国防部制图局建立协议地球坐标系，是GPS所采用的坐标系统。
坐标系原点位于地球的质心；Z轴指向定义的协议地球极方向；X轴指向起始子午面与赤道的交点；Y轴位于赤道面上，且按右手与X轴呈90°夹角。
5、预报星历：监控数据时间序列外推估注入的卫星轨道参数。
6、精密星历：为了满足大地测量学和地球动力学对高精度定位的要求，一些国家的有关部门，根据各自建立的GPS卫星跟踪站所获得的GPS卫星精密观测资料，采用确定预报星历的相似的方法，计算出任一时刻的卫星星历。
目前，这样的组织至少有两个：一个是美国国防制图局(DMA),另一个是国际GPS动力学服务IGS（International GPS service for geodynamics)。
7、星钟的数据龄期：从作预报星历的最后观测时间到第一数据块的参考时间之间的时段。
8、绝对定位：也叫单点定位,即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标系原点(地球质心)的绝对位置。
9、伪随机码：伪随机码是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串。
它不仅具有高斯噪声所有的良好的自相关特性，而且具有某种确定的编码规则。
10、伪距：由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得的量测距离。
该距离受钟差和信号延迟影响，测量的实际距离和卫星到接收机的几何距离有一定差值，称量测距离为伪距。
11、伪距法：将整周未知数当作平差中的待定参数多普勒法快速确定整周未知数法12、屏幕扫描法：用高次差或多项式拟合法在卫星间求差法双频观测值修复法平差后残差修复法13、双差实数解：理论上整周未知数N是一整数，但平差解算得的是一实数，称为双差实数解。
IGS精密星历内插及外推方法比较分析
IGS精密星历内插及外推方法比较分析刘翔;时振伟【摘要】GPS卫星轨道具有明显的周期性,且有自身运动的特点.运用三角函数多项式方法进行精密星历内插及外推,并与经典的Lagrange插值和Chebyshev多项式拟合方法进行比较.结果表明:三种方法内插精度相当,但基于三角函数多项式的插值方法顾及了卫星运动特点,却具有更优的星历外推能力.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2013(038)002【总页数】5页(P70-73,81)【关键词】内插;外推;三角插值【作者】刘翔;时振伟【作者单位】山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言国际GNSS服务（IGS）发布的GPS精密星历采样间隔为15min，在实际定位中需要间隔更小的数据，这就需要高精度、快速地对精密星历进行内插或外推。
目前，利用IGS精密星历求任意时刻卫星坐标的方法可分为插值法和拟合法两类方法，而且已有大量文献阐述了这两类方法。
只要选择合适的阶数，插值点的位置等条件就能到得到很好的内插精度，但外推精度有限。
由于IGS精密星历仅给出每天00∶00∶00－23∶45∶00的星历数据，为了得到23∶45∶00－24∶00∶00的星历数据，有两种方法：一是将当天的精密星历与下一天的“拼接”，这样就可以沿用内插方法；二是仅用当天的精密星历进行外推［1]。
前一种方法需要收集处理更多的精密星历数据，特别是当两天的精密星历中出现某颗卫星的数据中断的情况，则该方法失效，必须依赖第二种方法。
而要使用第二种方法，则必须提高星历外推的精度。
简要介绍了三角插值的基本模型，及卫星在惯性坐标系和地固系的实际运动特点，Lagrange插值和Chebyshev拟合的数学模型在很多文献中都有涉及［2－5]，这里不再阐述。
用 Matlab编制程序实现了这些插值方法，通过精密星历内插及外推卫星位置的实际算例，对精度进行分析，得到了一些有意义的结论，证明了由于顾及了卫星的实际运动特点，三角插值在精密星历外推能力方面优于Lagrange插值和Chebyshev拟合。
精密星历介绍
GPS精密星历目前，全球260多个lGS跟踪站中，我国占20多个，分布在武汉、拉萨、乌鲁木齐、昆明、上海等地,全球IGS网的GPS数据，由单台接收机交换(RINEX)格式生成的日观测和导航数据文件组成，其存储方式为ASCII码文本格式，内容包括观测值、导航星历信息、气象数据等。
这些数据经UNIX压缩后传送到相应的数据中心。
观测值文件包括从O0：O0：O0至23：59：59 GPS时段内所观测的数据。
采样率都采用标准的30s。
RINEX格式命名规则为：ssssdddf．yyt。
其中：SSSS表示测站名；ddd表示年积日(从1月1日起算)；f表示一天内的文件序号(时段号0，1等)；YY表示年号，如98表示1998，00表示2000等；t表示文件类型，0表示观测值，N表示星历，M 表示气象数据，G表示GLONASS星历，H 表示同步卫星GPS载荷的导航电文。
bjfs1230．040是一观测数据文件名，bjfs为站点代码(4字节)，123为年积日，0为时段号，04代表2004年，O为文件性质码，代表观测文件。
bjfs1230．04n为站点广播星历文件，性质码用n表示，其中auto1230．04n 为广播星历文件，是必须下载的文件。
bjfs1230．04m 为气象数据文件，性质码用ITI表示。
IGS提供的重要信息不仅包括IGS跟踪站的观测值数据，还包括站点坐标、相应的框架、历元和站移动速度等。
IGS站坐标采用ITRF坐标。
IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。
它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。
采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。
1．命名规则常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种}wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。
精密星历轨道内插方法比较 共22页
i0
i0
i0
（2）
假设需要在时间间隔 [t0,t0 t] ，计算n阶切比雪夫多项式系数。
其中 t 0 为起始时刻， t 为拟合时间区间的长度。首先将变量 t[t0,t0 t]
变换为 [1,1] ，则
2t(tt0)1,t[t0,t0t]
（3）
7
二、插值方法
)xk
(1)
ik
利用式(1)分别对卫星的3个坐标分量X、Y、Z以及卫星钟差进行插值， 得到观测时刻卫星的位置和钟差。
6
二、插值方法
2.2 切比雪夫多项式拟合法
以切比雪夫多项式为基函数拟合构成的卫星位置函数为：
n
n
n
fx (t) axiTi (t) fy (t) ayiTi (t) fz (t) aziTi (t)
的 n 阶切比雪夫多项式系数。然后根据这些系数计算观测时刻卫星的坐标。
9
二、插值方法
2.3 Neville插值法
Neville插值是一种线性逐次插值，其基本思想是通过低一次多项式的组合 来获得高一次插值多项式。
t 已知被插值的卫星坐标函数 f ( t ) 的n+1个互异的插值节点 (ti , f (t)i ) 。 i
2
一、GPS定轨
观测文件和 精密星历及钟差文件
每颗卫星的双频 伪距和相位观测值
粗差剔除与 周跳探测与修复
每颗卫星的精密星历 及钟差数据
通过插值得到每个 历元的轨道和钟差值 各种误差改正、解伪距和 相位组合的观测值方程
图1.精密单点定位结算流程图
参数估计和精度分析 3
一、GPS定轨
GPS卫星精密轨道获得
12
Hale Waihona Puke 三、算例及结果比较表1.卫星位置精度比较
IGS及其技术进展
IGS 及其技术进展1.IGS 发展概述自从二十世纪九十年代以来，GPS 一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域扮演着一个举足轻重的角色。
为了加强国际间GPS 地学研究合作应用，IAG 于1993 年成立了IGS 组织，于1994 年1 月正式运作。
IGS 组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成：——全球跟踪站网由全球24 小时全天候观测的GPS 跟踪站站网组成。
建立连续观测跟踪站网的目的是计算卫星轨道，确定地球参考框架及地球自转参数等。
目前，IGS 核心站大约为200 多个，其地心坐标精度2~3cm。
——数据中心分为三类：数据操作中心、地区中心及全球中心。
操作中心与跟踪站直接相连，他们的任务是进行数据格式转换、压缩数据、备份数据及传输数据至地区中心。
地区中心的目的是从数个操作中心收集数据，满足本地区的需求，减少数据传输流量，并且将数据传输至全球数据中心。
全球数据中心的主要任务是为分析中心及外部用户提供数据服务。
——分析中心每天的基本任务是接收和处理GPS 跟踪站数据，估计GPS 卫星轨道、地球自转参数和站坐标及其速度，分析中心包括NRCan、GFZ、JPL、CODE、ESA、SIO 和NGS 等七个。
——协作分析中心的任务是提供某一单一产品，如电离层信息、某一地区的基准站坐标等——协调分析中心负责监督分析中心的工作，并且对各个分析中心的产品进行质量分析、评价及合成最后的IGS 产品。
——中心局主要负责IGS 日常工作，包括组织会议，制定标准及出版相关出版物等。
发布中心负责发布IGS 产品及相关出版物等。
IGS 的基本目标是通过其一系列的产品为地学研究提供支持。
其最初提供的产品主要包括：——GPS 卫星精密星历，——IGS 跟踪站坐标及速度，——地球自转参数，——全球电离层信息。
1. IGS 产品发展在过去的几年里，随着研究的深入及研究领域的扩展，IGS 取得了很大的进展。
igs提供的数据
IGS提供的数据目前，全球260多个lGS跟踪站中，我国占20多个，分布在武汉、拉萨、乌鲁木齐、昆明、上海等地,全球IGS网的GPS数据，由单台接收机交换(RINEX)格式生成的日观测和导航数据文件组成，其存储方式为ASCII码文本格式，内容包括观测值、导航星历信息、气象数据等。
这些数据经UNIX压缩后传送到相应的数据中心。
观测值文件包括从O0：O0：O0至23：59：59 GPS时段内所观测的数据。
采样率都采用标准的30s。
RINEX格式命名规则为：ssssdddf．yyt。
其中：SSSS表示测站名；ddd表示年积日(从1月1日起算)；f表示一天内的文件序号(时段号0，1等)；YY表示年号，如98表示1998，00表示2000等；t表示文件类型，0表示观测值，N表示星历，M 表示气象数据，G表示GLONASS星历，H 表示同步卫星GPS载荷的导航电文。
bjfs1230．040是一观测数据文件名，bjfs为站点代码(4字节)，123为年积日，0为时段号，04代表2004年，O为文件性质码，代表观测文件。
bjfs1230．04n为站点广播星历文件，性质码用n表示，其中auto1230．04n为广播星历文件，是必须下载的文件。
bjfs1230．04m 为气象数据文件，性质码用ITI表示。
IGS提供的重要信息不仅包括IGS跟踪站的观测值数据，还包括站点坐标、相应的框架、历元和站移动速度等。
IGS站坐标采用ITRF坐标。
IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。
它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。
采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。
1．命名规则常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种}wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。
IGS精密星历说明
IGS精密星历IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。
它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。
采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以提高其可使用的历元数。
1．命名规则常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种；wwww表示GPS周；d表示星期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。
文件名如：igs12901．sp3，其中igs为计算单位名，1290为GPS周，1为星期一。
以igr开头的星历文件为快速精密星历文件，以igu开头的星历文件为超快速精密星历文件。
三种精密星历文件的时延、精度、历元间隔等各不相同，在实际工作中，根据工程项目对时间及精度的要求，选取不同的sp3文件类型。
三种精密星历的有关指标：2.电文格式SP3格式数据文件第1行的格式说明SP3格式数据文件第2行的格式说明SP3格式数据文件第3行的格式说明SP3格式数据文件第4行的格式说明SP3格式数据文件第5~7行的格式说明SP3格式数据文件第8行的格式说明注：卫星的精度：1 表示“极佳”，99表示“不要使用”，0表示“未知”。
SP3格式数据文件第9行的格式说明SP3格式数据文件第10~12行的格式说明同第8,9行类似一直到第85颗卫星的精度。
SP3格式数据文件第13~14行的格式说明：%c代表字符域；SP3格式数据文件第15~16行的格式说明：%f代表实数域SP3格式数据文件第17~18行的格式说明：%i代表整数域SP3格式数据文件第19~22行的格式说明：/*代表注释SP3格式数据文件第23行的格式说明SP3格式数据文件第24行的格式说明注：坐标精度是以1.25为底数，钟差精度是以1.025做底数的次方。
IGS快速精密星历的定位精度分析
３２ 解 算软件 ．
本 文 实验 中采 用 Ｇ ａＮ ｖ 。 ｒｆ ａ ８ｌ软件 进 行定 位 解 算 ， 该 软 件 是 加 拿 大 Ｗａ ｐ ｉｔ公 司 开 发 的 ｙ ｏｎ Ｇ ＳＧＬ ＮＡＳ Ｐ／ Ｏ Ｓ事后 处 理软件 包 ， 件包 功能 强 大 ， 软
从 表 １可 以 看 出 。 Ｓ的 四种 星历 产 品在 精 度 Ｉ Ｇ 及时 间延迟 这 两个方 面差 别最 大 ，其 中最终精 密 星
和 ＮＧＳ的结 果 采用 一 定 的 算法 （ 加权 平 均 ）进行
组 合 而 得 到 的 ， 为 四种 类 型 ： 终 精 密 星 历 、 分 最 快
速 精 密 星历 、 快 速 预 报 星 历 和 超 快 速 实 测 星 历 ， 超 这 些 产 品 在精 度 、 时延 、 新 率 和 采样 率 方 面 存 在 更 差 别 ． 种 星 历 产 品 的信 息 详 见 表 １ 各 。有 关 Ｉ ＧＳ产 品 的更 多 信息 可 查询 Ｉ ＧＳ官 方 网站 （ ｔ ：ｗｗ ｉｓ ｈｔ ／ ｗ． ． ｐ／ ｇ
间延 迟仪 为 ｌ ＿ １ 时 ， 称精 度也 为 ２５ 米 。 ７４ 小 标 。厘 因
历 和快速精 密 星历 的精度 较 高 ， 但是 时 间延迟 较 长 ．
尤其 是 最终 精 密星 历 的 时 间延 迟 达 到 １ －１ ２ ８天 ： 超
快速 预报及 实测 精 密星历 能够 实 时获得 ．但 是其 精
４ ４ ２ ５ ．２１ ２ １ ２ ０ ０７ ２ ３ ８ ６ ２７ ７ ３ ２ ９ ２ ．２ ７
４ｌ ２ Ｏ ４ ８ ７ ４ ３ ９ ．４ ５ｌ ３ ８ ３ ０７ ３ ２ ２ ９ ２ ．８ ３ ５ ９ ｌ ．６ ６ Ｏ ０ ０１ １ １
精密星历轨道内插方法比较
15/20
三、算例及结果比较
由图4可以看出： a. 插值曲线仍为U型，但是比 拉格朗日插值曲线要平滑。 b. 两端和中间插值的相差大部
分在0.1以内，插值过程那个
不会出现大的震荡和跳跃。 c. 9阶、10阶和11阶的切比雪
夫计算卫星位置不稳定，达到
12阶后，插值点位于节点中央 时，随着阶数增加，切比雪夫 图4. 切比雪夫多项式法内插卫星位置 多项式内插位置比拉格朗日插
其中 t 0 为起始时刻，t 为拟合时间区间的长度。首先将变量 t [t0 , t0 t ]
2 (t t0 ) 1, t [t0 , t0 t ] t
（3）
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二、插值方法
则卫星坐标X、Y、Z的切比雪夫多项式为：
f x (t ) axiTi ( )
(5)
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二、插值方法
1 根据最小二乘原理，求出 M ( BT B) 1 ( BT L)，即可求出在 t [t0 , t0 t ]
的 n 阶切比雪夫多项式系数。然后根据这些系数计算观测时刻卫星的坐标。
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二、插值方法
2.3 Neville插值法
2.2 切比雪夫多项式拟合法
以切比雪夫多项式为基函数拟合构成的卫星位置函数为：
f x (t ) axiTi (t )
i 0
n
f y (t ) a yiTi (t )
i 0
n
f z (t ) aziTi (t )
i 0
n
（2）
假设需要在时间间隔 [t0 , t0 t ] ，计算n阶切比雪夫多项式系数。 变换为 [1,1] ，则
Neville插值是一种线性逐次插值，其基本思想是通过低一次多项式的组合 来获得高一次插值多项式。
广播星历和精密星历解算GPS基线的结果比较
─────────────── 第一作者简介：倪 倩，女，１９８０ 年 ９ 月生，２００２ 年毕业于太原理工
大学资源勘察系，助理工程师，山西省地质矿产科学技术馆，山西省太原 市 ，０３０００１.
Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ Ｂａｓｉｎ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
２ 算例分析
为了分析广播星历 和 最 终 精 密 星 历 对 不 同 长 度 ＧＰＳ 基 线 解 算 的 结 果，从美国 Ｓｃｒｉｐｐｓ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ａｒｒａｙ Ｃｅｎｔｅｒ（ ｓｏｐａｃ） 网站上下载实 验所需的观测值和相应的广播星历、精密星历数据。 所用数据处理软件 为 ＴＧＯ（ Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ Ｏｆｆｉｃｅ） 软 件 ，在 进 行 基 线 解 算 中 ，为 保 证 结 果 的可比性，除了星历不同外，软件运行的环境及参数设置等均保持不变。 将 ＩＧＳ 最终精密星历所得的结果视为真值，比较采用广播星历与采用最 终精密星历所得到的基线结果的差异，比较的方法主要采用差值法。
万方数据王洪张兴国赵向阳广播星历和精密星历解算基线的结果比较本刊科技研讨表提供的各种卫星星历相关信息星历名称星历精度钟差精度时延广播星历交时预报星历实时快速星历最终星历约天文献和文献巾的研究了快速星历和最终星历对基线解箅和定位精度的影响得出在基线较短且点位精度要求不高的情况下可以直接使用快速星历代替最终星历
３ 结论
（ １） 工 程 控 制 网 一 般 规 模 较 小 ，在 基 线 长 度 小 于 １００ ｋｍ 时 ，在 同 样
观测时间内，采用同样的计算参数，广播星历能达到精密星历的解算效
果，可以用广播星历代替精密星历。
精密星历与广播星历下C级GPS网解算精度分析
精度 轨 道 ＜１０ m 钟 差 １０ns 轨 道 ＜３cm 钟 差 ＜０������１ns
时间延迟 实时 １３ 天
更新周期 ２h 每周
采 样 间 隔/min １２０ １５ ５
目前工程中多采用广播星历进行 D、E 级网短 基 线 数 据 处 理 ．在 不 考 虑 客 观 因 素 对 基 线 解 算 精 度 影 响 的 前 提 下 ,采 用 广 播 星 历 进 行 中 长 基 线 计 算 引 起的误差远大 于 采 用 精 密 星 历 的 误 差[１Ｇ２],对 于 高 等级高精度的 GPS 控 制 网 而 言,采 用 广 播 星 历 引 起的轨道误差不容忽视．运用 GAMIT/GLOBK 进 行软件解算数据 结 构 复 杂,准 备 文 件 繁 多,工 程 勘 测 单 位 往 往 不 具 备 这 样 的 条 件 ,然 而 精 密 星 历 是 根 据 GPS跟踪网的 观 测 数 据 进 行 拟 合 得 到 的,通 常 两周 之 后 才 在IGS 网 站 上 下 载 到,工 程 建 设 中 这 是严 重 制 约 条 件,虽 然 目 前IGS 提 供 的 快 速 星 历 在一般情况下也能代替精密星历进行解算[３],但 就
的获取可以直接通过 GPS接收机接收卫星的导航 电 文 经 过 解 码 获 得 卫 星 星 历 ,而 精 密 星 历 则 是 国 际 GNSS服务机 构(IGS)提 供,它们在获取方式,更新 率,精度及时延方面有所不同,具体情况如表１所示．
卫星星历类型 广播星历
精 密 星 历 (IGS)
表 １ GPS星 历 参 数 表
徐 东 彪１,刘 豪 杰１,范 朋 飞２,刘 朋 俊１,姚 家 俊１
(１．黄河勘测规划设计有限公司,河南 郑州４５０００３;２．中国铁路设计集团有限公司,天津３００２５１)
基于拉格朗日的IGS精密星历和钟差插值分析
基于拉格朗日的IGS精密星历和钟差插值分析
段清超;许宝成
【期刊名称】《水利科技与经济》
【年(卷),期】2016(022)009
【摘要】在GPS精密单点定位计算中,需要高精度卫星轨道位置及高采样率的钟差产品.采用滑动式拉格朗日内插方法,利用Matlab编程,对国际地球动力学服务机构(IGS)提供的精密星历和钟差进行加密计算,通过改变插值阶次和采用不同的采样率钟差产品进行插值计算,得出一些有益的结论.
【总页数】4页(P50-53)
【作者】段清超;许宝成
【作者单位】华北水利水电大学资源与环境学院,郑州450000;郑州工商学院建筑与测绘工程系,郑州450000
【正文语种】中文
【中图分类】TV212
【相关文献】
1.基于IGS精密星历的卫星坐标和钟差插值 [J], 宫厚诚;李全海
2.基于拉格朗日插值方法的GPS IGS精密星历插值分析 [J], 何玉晶;杨力
3.广义延拓插值法在 IGS 精密钟差插值中的应用 [J], 焦宁;田龙华;孙秀宁;韦铖
4.IGS精密星历和钟差的算法比较研究 [J], 张养安;李俊锋;薛兆元;李飞
5.基于频谱分析的IGS精密星历卫星钟差精度分析研究 [J], 黄观文;张勤;许国昌;王利
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IGS精密星历
读书报告《GPS原理及应用》课程论文题目IGS精密星历学院土木建筑学院专业测绘科学与技术学生孙迅文学号2150100002目录一、IGS机构概述........................................................................................................................ - 1 -1.1 国际 GPS 服务（IGS）机构的由来与演变............................................................. - 1 -1.1.2数据中心............................................................................................................ - 1 -1.1.3分析中心............................................................................................................ - 1 -1.1.4综合分析中心.................................................................................................... - 1 -1.1.5中心局................................................................................................................ - 2 -1.2 IGS 的现状与产品发展............................................................................................... - 2 -1.2.1 IGS 产品概述................................................................................................... - 2 -1.2.2 IGS 服务........................................................................................................... - 2 -1.2.3 IGS 精密星历和钟差产品............................................................................... - 2 -二、 GPS 精密星历文件............................................................................................................. - 4 -2.1 SP3 格式精密星历数据文件....................................................................................... - 4 -2.2 clk 格式精密卫星钟差文件..................................................................................... - 9 -三、精密星历内插方法............................................................................................................. - 10 -3.1 数学模型..................................................................................................................... - 11 -3.1.1 拉格朗日插值................................................................................................. - 11 -3.1.2 牛顿插值......................................................................................................... - 11 -一、IGS机构概述1.1 国际 GPS 服务（IGS）机构的由来与演变国际大地测量协会(IAG)为了加强国际间 GPS 地学研究合作应用，于 1993 年成立了国际GPS 服务(IGS)机构（下称 IGS），于 1994 年 1 月正式运作。
精密星历格式
关于精密星历无法在POSgps中使用的解答
问题出现的原因
精密星历的sp3文件的版本已于2006年1月由a版升级为c版，而POSgps（GrafNav7.00）及此前的版本只能支持a版格式，并不能支持新的c版。
参见图1和图2。
图1 IGS的格式声明
版本信息
图2 sp3c(左)与sp3a（右）的区别
解决方案
根据图2两种格式的比较，可以看出，新的c版较旧的a版增加了一些信息，因此解决方案如下：
A)将新的c版格式星历手工改为a版（参照附件中的a版星历）,附件中的igsigs13811-a.sp3即
为我经手工修改后的a版格式的精密星历，我已实验过，可以执行解算，且精度较好；
B)咨询出售POSgps（GrafNav）的Waypoint公司（已并入Novtel公司），是否有升级产品，更新
软件；
C)使用广播星历。
因为自2000年美国取消S/A限制以后，使用广播星历与精密星历的结果差别大
大减小，一般在长基线解算时才会体现出差异，而在LIDAR的航摄中一般距离基站在50km以内，基线较短，因此使用广播星历与精密星历的解的精度差别甚微。
如仍有问题，欢迎来信讨论！
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GPS电文用户测距精度参数设计分析
GPS电文用户测距精度参数设计分析王陆潇;黄智刚;赵昀【摘要】为了研究卫星导航系统完好性参数设计对用户端完好性的影响,该文对GPS电文完好性参数中用户测距精度(URA)参数的分级方式及用户算法的变化进行了研究.采用实际国际GPS服务(IGS)广播电文数据与精密星历星钟数据进行仿真分析,证明了细化GPS用户测距精度分级方式的必要性.在此基础上,证明了采用相互独立的星历和星钟用户测距精度值能更好地描述卫星段误差.考虑传输段误差影响,利用广播星历构造卫星星座仿真分析了最坏用户位置处的测距误差,并采用加权法和最大方差法分别计算用户瞬时测距精度.对电文改进前后的两种区间划分标准和不同URA更新周期下的用户测距精度索引值进行比较分析.研究结果表明,导航电文采用5 bits将用户测距精度细化为32个区间能更好地区分不同卫星的测距误差,改善用户的完好性性能.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(038)005【总页数】6页(P620-625)【关键词】卫星导航系统;完好性;用户测距精度;保护水平【作者】王陆潇;黄智刚;赵昀【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191;重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆400065;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TN967.1完好性是对导航系统提供的服务不满足服务需求时的一种告警能力。
用户测距误差(User range error,URE)是导航系统精度性能的重要评估指标。
用户测距精度(User range accuracy,URA)是对卫星段和控制段造成的用户测距误差的1σ估计,间接影响用户的定位精度。
GPS电文采用用户测距精度索引值(User range accuracy index,URAI)来指示轨道拟合时间内的URA,使卫星导航系统具备服务的告警能力,从而保障系统的完好性性能。
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ITRF与WGS一84
ITRF和WGS一84同属于现代意义上的大地测量基准，两者在概念上存在着一定的差异，但实际上站点之间的坐标差别很小。
目前，IGS组织定期向用户提供以下两类数据：一是IGS全球跟踪站的观测数据；二是IGS的产品，包括：①GPS卫星的精密星历、快速星历预报星 历；②GPS卫星钟和站钟的信息；③地球自转参数；④IGS跟踪站坐标及其位移速度等(赖锡安等，2004)。IGS定期把这些数据存放在网站(ftp://)的FTP服务器上。
IGS精密星历采用sp3格式，其存储方式为ASCII文本文件，内容包括表头信息以及文件体，文件体中每隔15 min给出1个卫星的位置，有时还给出卫星的速度。它的特点就是提供卫星精确的轨道位置。采样率为15分钟，实际解算中可以进行精密钟差的估计或内插，以 提高其可使用的历元数。
命名规则
常用的sp3格式的命名规则为：tttwwwwd．sp3
其中：ttt表示精密星历的类型，包括IGS(事后精密星历)、IGR(快速精密星历)、IGU(预报精密星历)三种}wwww表示GPS周；d表示星 期，0表示星期日，1～6表示星期一至星期六。文件名如：igs12901．sp3，其中igs为计算单位名，1290为GPS周，1为星期一。以igr 开头的星历文件为快速精密星历文件，以igu开头的星历文件为超快速精密星历文件。三种精密星历文件的时延、精度、历元间隔等各不相同，在实际工作中，根 据工程项目对时间及精度的要求，选取不同的sp3文件类型。
快速卫星钟差 17 h 每天 0 m1n 0．2～0．3ns
预报精密星历 实时 12 h l5 rain 约25cm
预报卫星钟差 实时 12 h 15 rain 约5ns
IGS精密星历采用的是IERS(国际地球自转服务)发布的ITRF(International Terrestrial Reference Frame)框架，ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS和DORIS等空间大地测量技术的观测数据，由IERS中心局分析得到的全球站坐标和速度场。
三种精密星历的有关指标
名 称 时延 更新率 采样率 精 度
事后精密星历 约11天 约11天 每周 b m1n 0．1～0．2ns
快速精密星历 17 h 每天 15 rain < 5cm
自1988 年起，IERS 已经发布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF9 1、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF2OO0等全球参考框架。
ITRF是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现的。
WGS一84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS卫星发布的广播星历参数就是基于此坐标系统的。WGS一84坐标系统的全称是World GeodicalSystem-84(世界大地坐标系一84)，它是一个地心地固坐标系统，由美国国防部制图局建立。WGS～84坐标系的坐标原点位于地 球的质心，Z轴指向BIH1984．0定义的协议地球极方向，X 轴指向BIH1984．0的起始子午面和赤道的交点，y轴与X轴和Z轴构成右手系。