不同星历下低轨卫星轨道精度分析
低轨单星测频定位技术低轨单星测频定位技术及其精度分析-计算机工程
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概述
随着航天侦察技术的日益发展，对地面、海面电子辐
测相位差变化率定位以及单星测频定位等。 本文讨论分析低轨单星测频定位体制，该定位体制利 用低轨卫星和目标之间相对运动所产生的多普勒频率对 辐射源进行定位 [1-3] 。对于地面静止辐射源，一颗卫星通 过对同一地面目标进行 3 次测量就可确定辐射源的位置。 由于低轨卫星的移动速度很快、产生的多普勒频率大，因 此有利于定位精度的提高，而且单颗卫星降低了系统实现 难度和发射成本，还可以通过多次测量来提高定位精度。 目前，国内外学者已经在定位原理、定位算法以及定位误 差分析方面作了研究。文献 [1]借鉴了 Ho K C 学者在平面 内对单音信号用多个传感器对运动辐射源测量多普勒频 移定位与跟踪中采用的基于网格搜索的定位算法 [4]，通过 建立代价函数提出了基于网格的最小二乘定位算法，该方 法避免了泰勒展开迭代算法中面临的初始值难以确定以 及无法收敛到真实值的问题。但该方法面临着定位精度受 限于网格划分的精细程度的问题，因此，随着定位精度要
Localization Technology of Frequency Measurement for Single Low Earth Orbit Satellite and Its Precision Analysis
YAN Hang, YAO Shan-feng
(National Key Lab of Blind Signal Processing, Chengdu 610041, China) 【Abstract】In the single Low Earth Orbit(LEO) satellite localization system, grid search algorithm requires large amount of computation in the precision of search and Taylor-series linearization algorithm exists localization convergence problem. In view of this, a new method is proposed which is combined of grid search and Taylor-series linearization algorithm. Using grid search method to achieve the rough location and taking the location result as the initial value of the Taylor-series linearization, the high-precision position of target can be got. The constrained Cramer-Rao Lower Bound(CRLB) for the source localization estimation is derived with the constraints of altitude. Simulation results are provided to analyze the effects of various factors on the location precision. The analysis results show that the localization from frequency measurement by the single LEO satellite can effectively achieve the target location on both sides below the satellite. 【Key words】Low Earth Orbit(LEO) satellite; Doppler-shift frequency; passive localization; error analysis; location precision; Cramer-Rao Lower Bound(CRLB) DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.18.002
卫星导航系统精度分析与优化
卫星导航系统精度分析与优化随着GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo等卫星导航系统的建成和完善，卫星导航技术已经成为人类生活中不可或缺的一部分。
卫星导航系统的精度对于汽车、船舶、飞机、导弹等各类应用来说至关重要。
本文将从卫星导航系统精度的特点、影响精度的因素、精度的分析方法和优化策略几个方面进行探讨。
一、卫星导航系统精度的特点卫星导航系统定位的精度受多种因素影响，如地球自转、大气层、电离层、卫星时钟偏移、观测噪声等。
因此，卫星导航系统的定位精度通常在数十米到几米之间。
在实际应用中，需要根据不同的应用场景来选择合适的卫星导航系统，例如：（1）汽车导航：一般需要米级或亚米级的精度，因此GPS的L1频段通常可以满足需求；（2）飞机导航：需要更高的精度和可靠性，因此 GPS的L1和L2频段都需要使用；（3）船舶导航：需要良好的抗干扰能力，因此考虑使用GPS和Galileo等多个导航系统。
二、影响卫星导航系统精度的因素卫星导航系统的精度受到多种因素的影响，下面将主要介绍以下几方面。
1. 地球自转：地球自转的角速度会影响卫星在天空中运动的速度和方向，导致卫星与接收机之间的距离及相对速度等参数发生变化，造成定位误差。
2. 大气层：大气层中存在的大气折射、湍流等问题也会影响卫星性能和定位精度。
例如，在较湿的气候下，水汽的影响会使信号传播的速度发生变化，进而影响到定位精度。
3. 电离层：电离层的存在会对高频信号的传播产生影响，导致信号的传输延迟和相位差变化，从而影响到定位精度。
4. 卫星时钟偏移：卫星中使用的原子钟精度非常高，但是由于工艺限制和环境因素，它们仍然不能达到绝对的精度。
因此，卫星钟差的存在会导致接收机的时间读数偏移，从而影响定位精度。
5. 观测噪声：由于卫星信号在传输过程中会受到电磁干扰、多径效应等因素的影响，其信号质量会下降，从而导致测量误差增加，进而影响定位精度。
三、卫星导航系统精度的分析方法1. 位置精度估计：该方法是通过对接收机实测数据进行处理，计算出每颗卫星的位置和钟差等参数，并确定接收机的位置。
测绘技术中的卫星轨道计算和定位精度评估方法
测绘技术中的卫星轨道计算和定位精度评估方法近年来，随着科技的不断发展，卫星测绘技术的应用越来越广泛。
卫星轨道计算和定位精度评估方法是卫星测绘技术中非常重要的一部分，它关系着定位的精确性和可靠性。
本文将探讨卫星轨道计算和定位精度评估方法的原理、技术和应用。
卫星轨道计算是卫星测绘技术中的基础工作之一，它通过计算卫星在地球上的轨道信息来实现定位。
卫星轨道计算主要依赖于卫星的导航和测量系统，如全球定位系统（GPS）和全球星基增强系统（GBAS）。
这些系统通过测量卫星与地面测站之间的距离和时间差来确定卫星的位置和速度，从而计算出卫星的轨道参数。
卫星轨道计算的方法有多种，其中常用的是基于测量数据的方法。
这种方法利用接收到的卫星导航信号来计算卫星的位置和速度，进而确定其轨道。
这些测量数据包括卫星信号的到达时间、频率和相位等信息。
通过对这些数据进行处理和分析，可以高精度地计算出卫星的轨道参数。
卫星定位精度评估是衡量卫星测绘技术性能的关键指标之一。
它通常通过比较卫星定位结果与地面实际位置的差异来评估。
定位精度评估方法主要包括残差分析、方差分析和误差椭球分析等。
其中，残差分析是一种常用的方法，它通过计算卫星测量值与实际值之间的差异来判断定位精度。
方差分析则是通过分析卫星定位结果的方差分布来评估精度。
误差椭球分析是一种更精细的方法，它通过计算卫星定位误差的标准差和协方差矩阵来评估定位精度。
卫星轨道计算和定位精度评估方法在实际应用中具有广泛的应用价值。
在地理信息系统（GIS）领域，卫星定位技术可以用于地图制作、资源调查和环境监测等工作中。
在灾害监测和预警领域，卫星定位技术可以用于地震、洪水和火灾等灾害的实时监测和预警。
在交通运输和导航领域，卫星定位技术可以用于车辆定位、路径规划和导航引导等应用。
然而，卫星轨道计算和定位精度评估方法仍面临一些挑战和问题。
首先，卫星信号的传播和接收过程中会受到大气层和地壳变形等因素的影响，从而导致定位精度降低。
卫星导航系统原理与精度分析
卫星导航系统原理与精度分析在现代科技日益发展的背景下，卫星导航系统已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
它通过利用一组卫星来提供全球定位系统，为我们提供了精准的时间、位置和导航信息。
本文将介绍卫星导航系统的原理以及对其精度进行分析。
一、卫星导航系统原理卫星导航系统的原理基于三个基本组成部分：卫星，地面控制中心和用户设备。
首先，一组卫星被分布在地球轨道上，它们的运动轨迹和精确位置数据被地面控制中心实时监测和管理。
卫星通过发射无线电信号向用户设备发送时间和位置信息。
卫星导航系统中最重要的是通过三角定位法来确定用户设备的位置。
每个卫星发射的信号都包含时间信息，用户设备使用接收到的信号来计算距离。
至少需要三个卫星的信号来进行三角定位，通过与卫星之间的距离计算出用户设备所在的位置。
由于卫星和用户设备之间的信号传播是以光速进行的，所以精确的时间同步是卫星导航系统的关键。
二、卫星导航系统精度分析卫星导航系统的精度是指该系统对用户位置和时间的测量误差。
在实际应用中，由于各种因素的干扰，导航系统的精度可能会受到一定的影响。
以下是一些常见的影响导航系统精度的因素：1.卫星位置误差：卫星的精确位置是进行测量的基础。
如果卫星的位置有误差，将导致用户位置的计算也存在一定的误差。
2.信号传播误差：卫星信号在传播过程中遇到大气层等因素的影响，从而导致信号传播路径的延迟和改变。
这些误差将进一步影响用户位置的测量精度。
3.多径效应：多径效应指卫星信号在传播过程中遇到障碍物反射后，形成额外的到达路径。
当用户设备同时接收到主要信号和反射信号时，会引起测量的误差。
4.钟差误差：卫星和用户设备的时钟可能存在一定的误差，这将直接影响到用户位置和时间的计算。
为了提高卫星导航系统的精度，科学家和工程师们采取了许多方法和技术，包括以下几个方面：1.差分定位法：差分定位法通过同时接收基准站和用户设备的信号，通过比较基准站和用户设备之间的差异来消除一些误差，从而提高精度。
低轨卫星星载gnss精密定轨的精度检核方法
第３５卷第１１期２０１０年１１月武汉大学学报·信息科学版ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３５Ｎｏ．１１Ｎｏｖ．２０１０收稿日期：２０１０ ０９ １５。
项目来源：国家自然科学基金资助项目（４０８７４００４）；国家９７３计划资助项目（２００６ＣＢ７０１３０１）。
文章编号：１６７１ ８８６０（２０１０）１１ １３４２ ０４文献标志码：Ａ低轨卫星星载犌犖犛犛精密定轨的精度检核方法周晓青１，２ 胡志刚１ 张新远３（１ 武汉大学测绘学院，武汉市珞喻路１２９号，４３００７９）（２ 国家测绘局卫星测绘应用中心，北京市海淀区莲花池西路２８号，１００８３０）（３ 中国船舶重工集团总公司第７０７研究所，天津市６３号信箱，３００１３１）摘 要：基于星载ＧＮＳＳ的低轨卫星精密定轨是目前大地测量领域的研究热点，也是解决我国对地观测卫星精密轨道确定最有效的手段。
讨论了目前低轨卫星星载ＧＮＳＳ精密定轨的精度评价方法，并通过对ＧＲＡＣＥ卫星的实测和仿真数据的处理和分析，讨论了这些方法在不同观测条件下的有效性与局限性。
关键词：星载ＧＮＳＳ；低轨卫星；精密定轨；精度评价中图法分类号：Ｐ２２８．４１ 目前，卫星轨道精度评价方法可分为以下两类：①内符合精度检验。
内符合精度指的是在进行卫星轨道精度评价时未使用到其他的独立观测数据或处理结果，而是依靠卫星定轨过程中获得的相关数据或结果来进行分析。
这些方法包括观测数据残差统计、轨道重叠部分偏差统计、轨道衔接点的坐标偏差以及不同数据处理策略与软件结果比较等［１ ３］。
②外符合精度检验。
利用未参与精密定轨系统的其他观测系统数据实施卫星轨道精度的检验，如ＳＬＲ数据等。
除ＳＬＲ数据外，根据不同低轨卫星的特点及其所具备的条件，还可以获得其他观测数据来进行轨道精度检验，如ＣＨＡＭＰ卫星上的加速度计、ＧＲＡＣＥ卫星的Ｋ波段观测值［４］以及ＤＯＲＩＳ系统［５］等。
卫星导航系统原理及精度分析
卫星导航系统原理及精度分析卫星导航系统是现代导航技术中应用广泛的一种导航方式。
通过地面控制中心与卫星系统的协作，卫星导航系统能够为用户提供高精度的定位、导航和时间服务。
本文将首先介绍卫星导航系统的原理，然后深入探讨其精度分析。
卫星导航系统原理卫星导航系统由卫星系统、地面控制中心和用户设备组成。
卫星系统包括一组运行在距地球高度约20,000公里的卫星，它们环绕地球轨道运行。
每颗卫星都带有一台先进的原子钟，用于提供精确的时间信号。
地面控制中心负责监控卫星系统的运行和维护，并发送指令控制卫星的轨道和钟差。
这些指令通过地面轨道站发送到卫星，然后卫星再传输到用户设备。
用户设备是卫星导航系统中与用户直接交互的部分，常见的有GPS设备。
用户设备接收卫星发射的信号，通过测量信号传播时间差来计算自己与卫星的距离。
至少接收四颗卫星的信号后，用户设备可以通过三角定位原理计算出自己的位置。
卫星导航系统的精度分析卫星导航系统的精度主要受到以下几个因素的影响：1. 天线与卫星视线之间的阻挡当天线与卫星视线之间存在建筑物、树木、山脉等障碍物时，会引起信号衰减，甚至完全阻挡信号。
这会导致测量误差增加，并降低位置精度。
2. 天线与卫星之间的多径效应多径效应是指卫星信号到达接收天线时，除了沿直线传播外，还经过了其他路径的传播。
这些额外路径的信号会与直线传播的信号叠加，导致接收到的信号干扰和失真。
多径效应会导致定位误差增加。
3. 时钟误差和卫星轨道误差卫星上的原子钟虽然非常精确，但仍会存在一定的时钟误差。
另外，由于外部环境和引力等因素的影响，卫星的轨道也会发生微小的偏移。
这些误差会传递给用户设备，影响定位精度。
4. 太阳活动和大气条件太阳活动会产生太阳风暴和电离层的扰动，从而影响卫星导航系统的信号传播和接收。
同时，大气中的湿度、温度和密度变化也会影响信号的传播速度，进而影响测量结果。
为提高卫星导航系统的精度，相关领域的专家和研究人员采取了一系列的技术手段和方法。
卫星导航系统的精度分析
卫星导航系统的精度分析第一章引言随着全球定位系统（GPS）等卫星导航系统的广泛应用，对卫星导航系统的精度分析变得越来越重要。
卫星导航系统的精度分析是指对卫星导航系统的精度进行评估和分析，以确定该系统的实际精度和误差范围。
本文旨在介绍卫星导航系统的精度分析方法和相关参数，并探讨卫星导航系统的常见误差源。
第二章卫星导航系统的精度分析方法2.1 传统方法传统方法是指使用在地面上部署的控制点和接收设备对卫星导航系统精度进行分析，这种方法被称为“控制点法”或“实地法”。
这种方法需要部署大量的控制点和接收设备，成本和时间都非常高昂，这是目前公认的最为费时和费用昂贵的方法之一。
2.2 相对定位法相对定位法是指对两个或多个接收器进行测量，以确定其位置差异和误差。
这种方法可以有效地评估卫星导航系统的精度，但需要相反位置的接收器进行操作，增加了部署和测试的复杂性。
2.3 绝对定位法绝对定位法使用计算机模型和算法来评估卫星导航系统的精度。
这种方法的优点在于，它不需要部署大量的控制点和接收器，就可以评估系统的精度。
然而，这种方法的精度还取决于模型的准确性和算法的正确性。
第三章卫星导航系统的相关参数3.1 几何精度几何精度是指卫星位置和接收器位置之间的差异。
它根据卫星的位置，接收器的位置和其它相关参数计算得出，在实践中，几何精度通常从卫星导航系统的控制台和用户界面中得到。
3.2 时钟精度时钟精度是指在卫星导航系统中，卫星和接收器之间的时间差异。
这是由卫星和接收器内部的时钟不同步引起的，因此需要在计算过程中进行纠正。
时钟精度对卫星导航系统的定位精度影响较大。
3.3 过滤效果过滤效果是指接收器的滤波器根据自身工作，来通过过滤掉干扰并减少误差。
这是卫星导航系统中精度评估中一个重要的参数，可以通过选择特定的接收器来优化系统的精度。
3.4 信噪比信噪比是指信号和噪声的比率。
接收器的信噪比关系到接收器的灵敏度和系统的优化。
信噪比是影响系统精度的另一个重要参数。
卫星定位系统不同模式下的定位精度分析
卫星定位系统不同模式下的定位精度分析作者：周延玲李振兴来源：《珠江水运》2017年第12期摘要：文章通过对GPS、BDS绝对定位，GNSS组合绝对定位、DGPS差分定位和GDCORS定位模式采集的数据进行分析，得出这五种定位模式下的定位精度情况。
实验数据说明，在实验区域内五种定位模式的精度均能达到设计要求，GDCORS精度达到1cm，差分定位优于绝对定位达到0.5m，使用多系统组合定位模式优于单系统定位；该区域BDS单点定位精度与GPS单点定位精度在平面方向一致。
关键词：GNSS 极限偏差内符合精度1.概述GPS系统能够为航空、地面交通及航海提供导航，但是由于其受到来自卫星钟差、星历误差及多路径误差等影响，单点定位的精度难以满足导航和测量等方面的定位需求，因此为了消弱各项误差在定位中影响精确度得到提升，科学界发展了差分全球定位系统（DGPS）。
连续运行参考站跟踪网（以下简称CORS）的诞生，为多参考站网络差分数据计算提供了基础，形成了各种不同的网络RTK算法，极大的提高了差分解算的服务范围、精度和可靠性。
利用多基站网络RTK技术建立的CORS系统已成为城市GPS应用的发展热点之一。
2.测试方法本测试采用静态观测的方法采集各定位模式下的观测值，其中GPS绝对定位与BDS绝对定位是使用仪器直接接收GPS信号和BDS信号，从而获得坐标观测值；GNSS组合系统绝对定位，则是通过接收多源卫星信号（4星，GPS、Glonass、Galileo、BDS）进行绝对定位，直接获得观测值。
测试中分别使用了 TrimbleSPS356和TrimbleR10两种接收机。
TrimbleSPS356信标接收机，即差分DGPS接收机，主要为海洋工程和OEM应用领域提供亚米级的定位精度。
3.测试实施测试工作在某大厦楼顶进行，在检测点“xx大厦”设站，采用连续采集数据的方法，进行24h不间断数据采集。
该测试点所处位置为市中心高楼，周围视野开阔，卫星状况良好。
北斗卫星导航系统定位精度分析 王锐成
北斗卫星导航系统定位精度分析王锐成摘要：随着北斗卫星导航系统的建设与发展，致力于为全球用户提供稳定、可靠、优质的卫星导航服务，推动全球卫星导航事业在民航的发展。
介绍了卫星导航系统的定位误差，以及影响定位精度的主要因素，通过与作为真值数据的ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航定位数据进行比较，对不同海拔地区动态测试点定位精度进行分析。
对高海拔山脉地区和低海拔平原地区，仿真分析了实测数据下精度因子与可见星数目的占比分布，并统计分析了两种海拔地区的动态定位测试精度。
分析结果表明：北斗卫星导航系统在低海拔平原地区和高海拔山脉地区均可以提供实时导航定位服务，并可解算出卫星系统的动态定位精度，且定位结果均符合《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》标准，满足用户的定位要求。
关键词：北斗卫星导航系统；动态定位；定位精度；组合导航系统北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展，独立运作的全球卫星导航系统，目前已具备亚太区域导航服务能力。
基于载波相位观测量的定位解算可以获得较高的精度，但是这涉及到整周模糊度的确定和处理，实时性较差。
针对交通运输等需要实时提供导航定位服务的用户来说，更关心的是基于伪距的单点定位的精度，但是伪距单点定位的精度受卫星轨道、卫星钟差、电离层及对流层误差等因素的影响。
北斗导航系统是由三种处于不同轨道高度的异质卫星组成的混合星座导航系统，由于卫星测距精度与卫星星历相关，而不同轨道上的轨道误差对卫星星历又会产生不同的影响，因此，在分析和评估北斗卫星导航系统单点定位精度时，必须考虑不同轨道卫星测距精度的差异影响。
1.北斗卫星导航系统精度指标的概念1.1北斗卫星导航系统精度指标体系北斗卫星系统精度指标体系与GPSSPS和PPS标准中规定的精度指标体系一致。
北斗卫星导航系统精度指标体系可以划分为空间信号精度指标和服务精度指标。
空间信号精度指标包括URE及其1阶导数URRE、2阶导数UARE和协调世界时偏差误差UTCOE，其中，URE是空间信号精度指标的重要组成部分，定义了由导航卫星播发的广播星历误差和广播钟差参数误差在平均用户测距方向上的投影。
低轨双星定位中雷达信号积累时间及时／频差估计精度分析
，
推 导 了 适 用 十 雷 达 信 号 的 时／ 频 差 估 计 的
Ｃ ｒ ａ ｍｅ ｒ ． Ｒ ａ ｏ下 界 ， 详 细 拙 述 了 时／ 频 差 估 计 下 界
与 脉冲 积 累 个 数 、 脉 宽 、脉 冲 周 期 和 信 噪 比 的 关 系 。最 后 ，通 过 仿 真 验 证 了本 文 推 导 的 雷达 信 号 时／ 频差估计下 界的止确性 。
，
其 中，时延 ｆ （ ｆ ） 为 时 间 的 函数 ， 即
（ ） ：
Ｃ＋ Ｖ
（ ３）
当 径 向速 度 Ｖ 《ｃ 时有
≈
ｃ
分 析 了 典 型 雷 达 信 号 参 数 下 脉 冲 积 累 个 数
（ ４）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的上 限 ； 以连 续 信 号 的 Ｃ ｒ ａ ｍｅ ｒ ． Ｒａ ｏ下 界 为 基 础 ，
电 信 技 术 研 究
总第 ３ ７ ７期 ＲＥ Ｓ Ｅ ＡＲ ＣＨ ＯＮ ＴＥ ＬＥ ＣＯＭ ＭＵ ＮＩ Ｃ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯＬ ＯＧＹ ２ ０ １ ３ 年第 ｌ 期
低 轨 双星 定位 中雷达信 号积 累 时 间及
时／ 频 差 估 计 精 度 分 析
张汇 川 夏 畅 雄 杨 宇翔
函数表达式 。 假 定 发 射 信 号解 析 表 达 式 为
ｓ （ ｔ １ ：ｕ （ ｔ ） ｅ （１ ）
时／ 频 差 参 数 获 取 是 实 现 时／ 频 差 定 位 的 前 提 。Ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ在 文 献 ［ １ ０ ］ 中 阐述 了利 用 互 模 糊 函数
估 计时／ 频 差 的 原 理 和 基 本 方 法 ，并 且给 ｝ ｝ ｛ 了连 续信 号时／ 频 差估计 的 Ｃ ｒ ａ ｍｅ ｒ ． Ｒ ａ ｏ下 界 。文 献 ｆ ５ 】 介 绍 了 ～‘ 种 双 模 搜 索 的 时 频 差 快 速 估 计 算 法 。文献 ［ １ １ 】 分 析 了 双 星 系 统 对 雷 达 信 号 定 位 的可 行 性 ，提 出 了利 用 多 点 时 差 定 位 的 方 法 解
卫星轨道计算方法及精度分析
1 6 0 & / " $ & 5 7 4+ * ) ( 0 6 3( ' + 4 8' -/ 7 43 ) / 4 8 8 0 / 4' . T 0 / 0 34 3 / ) T 8 0 3 7 4 +T * ) 8 U 0 * 7 43 ) 6 4/ ) . 4 / 2 2) 2 9/ R 9 3 / . 4 3 3 0 * 0 / M ) / 0 ' *; 5 7 4( ' + 4 8 6 ) *3 0 ( M 8 ) / 4 / 7 4 . 4 ) 8 3 ) / 4 8 8 0 / 4( ' V 4 ( 4 * / ) 6 6 M . ) / 4 8 ' * 3 0 + 4 . 0 * 93 2T 26 9 ' T 8 ) / 44 ) . / 7( ' + 4 8) / ( ' 3 7 4 . 0 6. 4 3 0 3 / ) * 6 48 M * )9 . ) V 0 / ) / 0 ' *) * +3 M *9 . ) V 0 / ) / 0 ' *R 4 . / M . T ) / 0 ' * 3 ; R . 4 6 0 3 0 ' *' . T 0 /R . ' ) ) / ' . @ %) * +7 0 7 AB = B 3 ) / 4 8 8 0 / 4' . T 0 / 5 7 4( ' + 4 8 0 3V ) 8 0 + ) / 4 +T 3 0 * " R R 9 9 2M 9@ I ( ' + 4 8 ' 3 ) / 4 8 8 0 / 4/ ' ' 8 W 0 / 1 5? T / X ' 8 0 * 44 8 4 ( 4 * /3 4 / 5 D E + ) / ) ;& ) 8 6 M 8 ) / 0 ' *. 4 3 M 8 / 3' -/ 7 4 2 I / 7 M 3( 4 4 / 0 * . 4 6 0 3 0 ' *. 4 M 0 . 4 ( 4 * / 3' 3 ) 6 4 / ) . 4 / ( ' + 4 8 7 ) V 4 3 8 0 7 / + 0 4 . 4 * 6 4X 0 / 7. 4 ) 8 . 4 3 M 8 / 3 9R Y R 9 9 ' . T 0 /R . 4 + 0 6 / 0 ' *; 7 + ( / 0 3 ) / 4 8 8 0 / 4' . T 0 / 6 ) 8 6 M 8 ) / 0 ' * 3 ) 6 4 / ) . 4 / ' . T 0 /R . 4 + 0 6 / 0 ' * 4 . / M . T ) / 0 ' * R 9 R 28
星载GPS卫星定轨分析 (1)
摘要在卫星导航系统的研究中，轨道的精密确定和预报是卫星导航系统正常运行的基础，轨道精度也是衡量卫星导航系统性能的一个重要指标，而利用导航星座进行低轨卫星精密定轨是目前应用领域最前沿的方向。
如何提高低轨卫星的轨道精度是目前卫星导航技术研究的一大重要课题。
本文首先研究了卫星精密定轨的基础理论，包括时间系统和坐标系统，然后阐述了星载GPS低轨卫星定轨的主要方法，接着分别从几何法定轨、动力法定轨以及卡尔曼滤波定轨三个方面进行算例分析，进而对比得出各种方法的优缺点。
关键词：星载GPS，低轨卫星，几何法定轨，动力法定轨，卡尔曼滤波ABSTRACTSatellite navigation system is based on precise orbit determination and prediction. The precision of its orbit is an important capacity index for satellite navigation system. To determine the precise orbits of low-orbit satellites is one of the hotspots in satellite geodesy studies nowadays. It is a key problem that how to improve the orbit precision of the low-orbit satellites in satellite navigation technology study.The thesis first researches the basic theories about precise orbit determination systematically, includ ing time systems and coordinate systems. Then, it investigates the main methods of the low-orbit satellites equipped GPS receivers on board. At last, the author analyze the orbit determination of low-orbit satellites from absolute determining, dynamic method determination and Kalman filtering, and then comparing the advantages and disadvantages of each method.Key words: on-board GPS, low-orbit satellites, absolute determining, dynamic method determination, Kalman filtering目录1绪论 (1)1.1 研究的目的与意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (2)1.3 本文研究的主要内容 (5)2 时间系统和坐标系统 (7)2.1 时间系统 (7)2.2 时间系统之间的转换 (11)2.3 坐标系统 (12)2.4 坐标系统之间的转换 (17)3 星载GPS低轨卫星定轨主要方法 (19)3.1 星载GPS低轨卫星几何法定轨 (19)3.2 星载GPS低轨卫星动力学定轨 (23)3.3 星载GPS低轨卫星卡尔曼滤波定轨 (26)4 星载GPS低轨卫星定轨方法的比较分析 (29)4.1 几何法定轨应用算例分析 (29)4.2 动力法定轨应用算例分析 (31)4.3 卡尔曼滤波法应用算例分析 (34)5 总结与展望 (39)5.1本文主要工作 (39)5.2对未来的展望 (40)参考文献 (42)1绪论1.1 研究的目的与意义星载GPS实时定位(定轨)可以为各类中低轨卫星和载人航天器的有效载荷，特别是大型对地观测有效载荷，提供实时的轨道数据，不仅精度高，而且可以大大减轻地面测控网的负担。
卫星导航系统定位精度分析
卫星导航系统定位精度分析随着技术的发展和人类对导航需求的增加，卫星导航系统在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
定位精度是衡量卫星导航系统性能的一个重要指标，它直接关系到导航的准确性和可靠性。
因此，对卫星导航系统的定位精度进行分析是非常有意义的。
卫星导航系统主要由卫星、接收机和地面控制段组成。
通过卫星发射的信号，接收机可以计算出自己的位置和速度等信息。
而定位精度即为接收机所计算得出的位置与实际位置之间的误差。
影响卫星导航系统定位精度的因素有很多，下面我将分析几个最为重要的因素。
首先，卫星几何布局是决定定位精度的重要因素之一。
卫星导航系统通常由多颗卫星组成，它们分布在不同的轨道上。
卫星的几何位置和分布密度直接影响到接收机计算位置时所能接收到的卫星数量和角度。
如果接收机能接收到足够多的卫星信号，并且这些卫星信号能够从不同角度到达接收机，那么定位精度就会更高。
因此，合理的卫星几何布局对于提高卫星导航系统的定位精度非常重要。
其次，卫星钟差和伪距测量误差也会对定位精度产生影响。
卫星在发射信号时会产生钟差，这会导致接收机计算出的位置与真实位置之间存在误差。
为了减少钟差误差对定位精度的影响，卫星导航系统会通过对卫星进行控制和校准，以提高卫星钟差的精度。
此外，伪距测量误差也是定位精度的一个重要因素。
伪距是通过测量信号传播时间和速度的乘积得到的，但由于信号传播过程中存在各种干扰和误差，伪距测量的精度会受到影响。
因此，减小卫星钟差和伪距测量误差是提高定位精度的关键。
另外，大气层的影响也会对卫星导航系统的定位精度产生一定的影响。
大气层中存在着对电磁波的折射和散射现象，这会导致信号传播的路径和速度发生变化。
尤其是在恶劣的天气条件下，如雨、雪或强风等，大气层的影响会更加显著。
这些大气层的干扰会导致信号传输延迟以及信号强度的衰减，从而对定位精度产生影响。
为了克服大气层的干扰，卫星导航系统通常采用差分定位技术、多路径补偿等方法，以提高定位精度。
高低轨双星差分频差定位算法及误差分析
辐 射源位 置为 ｒ，每 一 时刻辐射 源到达两 颗卫 星方 向上 的速度 投影不 同带来 频差信息 ，
ｔ测 量 频 差 方 程 分 别 为 ，
ｔ ｉ ，， 刻 两 颗 卫 星 的 位 置 分 别 为 ， ＝１ ３时 ２
＝ｒ － 告， ｖ ［ 一 ’ ， 。 ・ ・ 尚
科 技 论 文 ： 高低 轨双 星 差 分 频 差 定位 算 法 及 误 差 分析
高 低轨 双 星 差 分频 差 定位 算 法 及误 差 分析
陈 曦 同武 勤 夏畅 雄 胡 阔
摘要 ：提 出了一种新 颖的基 于 差分频差技术 的 高低轨双 星联合 定位 算法。通过理论
推导分析 了该技 术方法 的有 效性和合理 性；给 出 了测量误差 、星历误差对 定位 性 能的定 量影 响； 仿真 结果表 明该定位算 法对 低轨卫 星受控 区域 内的 目标定位精度 在 １ｍ至 １０ ０ ０ｍ
分 别 为 三 个 不 同 时刻 ｔ、ｔ 、ｔ的 双 星 频 差 ， ：
为辐射源 频率 ， ｃ为光速 ，
则 差 分 频 差 方 程 分 别 为
ＤＤＦＯ ＝ ￣ ＤＤＦＯ２＝ 一 一
为本 振频率 差 ，
下没有实用价值 ；第二种 方法存在 收敛 问题 ，
对 初 始 值 的选 择 有 依 赖 性 ， 第 三 种 方 法 存 在 多
电信 技 术 研 究
总第 ３ ９期 ６
Ｒ Ｓ ＡＲ ＯＮ Ｔ Ｌ Ｃ Ｅ Ｅ ＣＨ Ｅ Ｅ ＯＭＭ Ｕ Ｃ Ｉ Ｔ ＨＮＯＬ ＮＩ ＡＴ ＯＮ ＥＣ ＯＧＹ ２ 年 第 ５期 ０ １ １
式 中 ｄ， 别 为 ｔ时 刻 的双 星 频 差 ， ｆ分 ，
、
、
利 用 迭 代 方 法 进 行 求 解 ； 三 是 有 约 束 条 件 下 的 代 数 完 备 解 。第 ～ 种 计 算 量 巨大 ，在 ‘ 情 况 些
基于卫星星历的BDS卫星轨道插值与拟合方法研究及精度分析
基于卫星星历的BDS卫星轨道插值与拟合方法研究及精度分析基于卫星星历的BDS卫星轨道插值与拟合方法研究及精度分析摘要：卫星星历在卫星轨道计算与定位导航领域中具有重要的作用。
本文通过利用卫星星历数据，对BDS（北斗导航卫星系统）卫星轨道进行了插值与拟合方法的研究，并对其精度进行了分析。
研究结果表明，所提出的方法能有效地实现BDS 卫星轨道的插值与拟合，并具有较高的精度。
1. 引言卫星轨道计算是卫星导航与定位的基础，而卫星星历是卫星轨道计算中的重要参数之一。
卫星星历数据包含了卫星的位置、速度等信息，对于卫星轨道的预测和更新具有重要作用。
本文通过对BDS卫星星历数据的研究，探索了一种基于星历的卫星轨道插值与拟合方法，并对其精度进行了分析。
2. BDS卫星星历数据获取与预处理BDS卫星星历数据是通过接收与处理卫星信号，得到卫星位置与速度信息。
本文通过卫星信号接收站的建立和星历数据处理软件的调试，获取了一定时间段内的BDS卫星星历数据，并进行了预处理操作，包括数据筛选、去除异常点等。
3. 卫星轨道插值方法研究卫星轨道的插值是指在已知的一些离散轨道点上，推导出其他时刻的轨道点。
本文研究了常用的插值方法，包括线性插值、拉格朗日插值和样条插值等，并对比分析了它们在BDS卫星轨道插值中的适用性和精度。
4. 卫星轨道拟合方法研究卫星轨道拟合是对已知的卫星轨道数据点进行曲线拟合，得到最符合实际情况的轨道曲线。
本文研究了拟合方法中的多项式拟合和最小二乘拟合等方法，并对它们在BDS卫星轨道拟合中的应用进行了探讨。
5. BDS卫星轨道插值与拟合方法的精度分析本文通过对比实际轨道数据与插值拟合后的轨道数据，对比分析了不同方法在精度上的差异。
结果表明，样条插值和最小二乘拟合方法较为准确，能够较好地预测BDS卫星的轨道。
6. 结论与展望本文研究了基于卫星星历的BDS卫星轨道插值与拟合方法，并进行了精度分析。
研究结果表明，所提出的方法在BDS卫星轨道计算中具有较高的精度和可行性。
卫星导航系统定位精度分析
卫星导航系统定位精度分析引言卫星导航系统是一种用来确定地理位置、速度、时间的技术，被广泛运用于航空、航海、车辆导航和位置服务等领域。
定位的精度是判断卫星导航系统性能好坏的重要指标之一。
本文将从卫星导航系统的原理、影响定位精度的因素以及提高定位精度的方法等方面，对卫星导航系统的定位精度进行详细分析。
一、卫星导航系统原理卫星导航系统是由一组在地球轨道上运行的卫星和一系列地面控制站组成。
这些卫星通过发射高精度的信号，接收者从接收到的信号中计算出自身的位置、速度和时间信息。
卫星导航系统主要有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo以及中国的北斗等系统。
二、影响定位精度的因素1.多路径效应：多路径指的是信号在传播过程中与建筑物、地形等物体发生反射，导致接收机接收到来自不同路径的信号，从而引起定位误差。
多路径效应是导致定位精度降低的主要因素之一。
2.误差源：定位精度受到一系列误差源的影响，包括接收机本身的误差、卫星时钟误差、大气延迟、电离层延迟等。
这些误差源通过误差传播的方式，最终会导致定位结果的不准确。
3.卫星几何配置：卫星导航系统中卫星的位置分布对定位精度有重要影响。
卫星几何配置好的时候，接收机接收到的信号质量高，定位精度也相对较高。
4.接收机性能：接收机是卫星导航系统的核心组成部分，其性能直接影响定位精度。
接收机的灵敏度、动态范围、时钟精度等因素都会对定位精度产生影响。
三、提高定位精度的方法1.差分定位：差分定位是通过同时接收接收机信号以及参考站信号，通过计算两者之间的差值来消除大部分常见误差并提高定位精度。
差分定位可以通过基站和移动站组成的网络，也可以使用虚拟基站进行。
2.RTK定位：RTK定位是一种实时动态的定位方法，通过接收多个参考站发出的信号来实时解算观测量，从而提高定位精度。
RTK定位通常用于需要高精度定位的应用领域，例如测绘、工程测量等。
3.信号处理技术：信号处理技术是提高定位精度的重要手段之一。
低轨卫星轨道序列反演J2项的精度分析
１引 言
高精 度高分 辨 率地球 重 力场模 型对人 造卫 星 的
轨道 确定 和 预 报 以及 远 程 武 器 的发 射 有 着 重 要 意
收稿 日期 ：０ ｌ０ －１ ２ １ －３２
基金项 目： 国家 自然科学基金 （０ ７ ０ １４ １４ ４ ，１７ ０ ６ ； ４ ７ ４ ３ ，１０ ０ ７４ １４ ２ ） 卫星导航与定位教育部重点实验室（ Ｂ类 ） 开放基金 （ Ｃ一２０ ０ ０ ＧＲ ０９ １）
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作用 ， 中 ，２ 对 卫 星轨 道 的 影 响 主要 是 长 期项 ， 其 Ｊ项
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Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒｅ ｔ ｓｔ ｆ ｔｅａｃ ｒｃ ｑ ｉ ｍ ｎｓ ｆｈ ａｔ ｄｎ ｍ ｃｌｏｍ ｆｃ ｒ（ ２ ｅｄ ｄｉ ｓｔ ｓ ｒ ｃ ｎｏｄ ｒ ｏ ａ ｓ ｃｕａｙｒ ｕｒ ｅ ｔ ｏ ｅｅｒ ｙ ａ ｉａ ｆｒ ｔ Ｊ ）ｎ ｅ ｅ ａ． ｉｙ ｈ ｅ ｅ ｔ ｈ ａｏ ｎ
３ 卷 １
小 。因此 ， 析 卫 星 在 轨 运 动 状 态 时 ， 项 的 大 分
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中 国科 学 院研 究 生 院地 球 科 学 学 院 博 士 后 基 金 （ Ｏ ０４ ２ ｌ０６）
作者简 介： 王凯 ， ，１８ 男 ９ ７年生 ， 士研究生 ， 硕 主要从事物理大地测量研究．Ｅ—ｍａ ： ｓｂｄ ａｏ．ｏ ｃ ｉ ｗｄ ｌ＠ｙｈｏ ｃｎ．ｎ ｌ
９ ８
大地 测 量 与 地 球 动 力 学
bds卫星精密星历中不同类型轨道的插值分析
第４卷第３期２０１６年０９月导航定位学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＶｏｌ．４，Ｎｏ．３Ｓｅｐ．，２０１６收稿日期：２０１６-０４-２１基金项目：国家自然科学基金项目（４１３７４０１４）；中国测绘科学研究院基本科研业务费支持项目（７７７１４０５）。
第一作者简介：李晓光（１９９１—），男，山东滨州人，研究研究生，研究方向为北斗双差等科研和应用。
引文格式：李晓光，程鹏飞，成英燕．ＢＤＳ卫星精密星历中不同类型轨道的插值分析［Ｊ］．导航定位学报，２０１６，４（３）：３１-３４．（ＬＩＸｉａｏｇｕａｎｇ，ＣＨＥＮＧＰｅｎｇｆｅｉ，ＣＨＥＮＧＹｉｎｇｙａｎ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＢＤＳｓａｔｅｌｌｉｔｅｐｒｅｃｉｓｅｅｐｈｅｍｅｒｉｓｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｂｉｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎａｎｄＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，２０１６，４（３）：３１-３４．）ＤＯＩ：１０．１６５４７／ｊ．ｃｎｋｉ．１０-１０９６．２０１６０３０７．BDS 卫星精密星历中不同类型轨道的插值分析李晓光１，２，程鹏飞２，成英燕２（１．辽宁工程技术大学，辽宁阜新 １２３０００；２．中国测绘科学研究院，北京 １００８３０）摘要：为了进一步研究使用精密星历获取ＢＤＳ卫星精确的、更高采样率的轨道位置的问题，提出应用拉格朗日和牛顿插值对３类ＢＤＳ卫星轨道进行内插的方法，分析了２种内插对３类卫星的适用性。
结果表明，要想得到最佳收敛效果应用的收敛阶数是不同的，ＧＥＯ最佳收敛在６～７阶，ＩＧＳＯ最佳收敛在８～１０阶，ＭＥＯ最佳收敛在１０～１１阶。
关键词：ＢＤＳ；精密星历；拉格朗日插值；牛顿插值；ＧＥＯ中图分类号：Ｐ２２８ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５-４９９９（２０１６）０３-００３１-０４Anal y sis on BDS satellite p recise e p hemeris inter p olation in different orbitsLI Xiao g uan g １，２，CＨＥNG Ｐen gf ei ２，CＨＥNG Yin gy an ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｍａｔｉｃｓ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１２３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８３０，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｕｓｉｎｇＢＤＳｓａｔｅｌｌｉｔｅｅｐｈｅｍｅｒｉｓｔｏｏｂｔａｉｎａｃｃｕｒａｔｅｏｒｂｉｔａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｓａｍ-ｐｌｉｎｇｒａｔｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｕｓｅｄＬａｇｒａｎｇｅａｎｄＮｅｗｔｏｎｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｔｏｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆＢＤＳｓａｔｅｌｌｉｔｅｏｒｂｉｔｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｗｏａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｎｔｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇｔｈｅｂｅｓｔｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ，ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｏｒｄｅｒｓｕｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ａｓｔｈｅＧＥＯｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｉｎｏｒｄｅｒ６～７，ＩＧＳＯｉｎ８～１０，ａｎｄＭＥＯｉｎ１０～１１ｏｒｄｅｒｓ．Ke y words ：ＢＤＳ；ｐｒｅｃｉｓｅｅｐｈｅｍｅｒｉｓ；Ｌａｇｒａｎｇｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；Ｎｅｗｔｏｎｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；ＧＥＯ０ 引言在北斗卫星导航系统（ＢｅｉＤｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌ-ｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ，ＢＤＳ）精密星历的应用中，正确获取ＢＤＳ卫星精确的轨道位置是需要解决的基础问题。
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不同星历下低轨卫星轨道精度分析
吴琼宝;赵春梅;田华
【期刊名称】《导航定位学报》
【年(卷),期】2017(005)004
【摘要】针对卫星星历的时效性差异导致低轨卫星精密轨道获取滞后的问题,分析IGS组织发布的超快速星历IGU、快速星历IGR和事后精密星历IGF以及广播星历确定的CHAMP卫星轨道的精度特征:采用SLR数据检核GFZ快速科学轨道和4种星历的定轨结果,IGF和IGR星历定轨结果的视向精度与GFZ快速科学轨道基本一致,IGU星历定轨结果稍差一些,广播星历定轨结果视向精度为30～40 cm;将4种星历定轨结果与GFZ快速科学轨道进行对比,IGF和IGR星历定轨的径向、切向和法向精度为6～8 cm,IGU预报部分定轨径向、切向和法向精度均为9 cm左右,广播星历定轨精度优于40 cm.结果表明,IGR和IGU星历能够替代IGF星历达到同样的定轨效果.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】吴琼宝;赵春梅;田华
【作者单位】山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛 266590;中国测绘科学研究院,北京 100830;中国测绘科学研究院,北京 100830;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】P228.4
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