基于iGMAS的北斗新一代卫星精密定轨初步结果与分析
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Slide 10
Orbital parameters
Pseudo-stochastic orbit parameters Ambiguity
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
百度文库
BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (1/13)
•
定轨数据选取 — iGMAS跟踪站网 9个跟踪站2016.07.16-08.14观测数据；—>BeiDou-3 — MGEX跟踪站网 52个跟踪站2016.07.16-08.14观测数据；—>BeiDou-2
•
BDS单系统精密定轨 — 将得到的测站坐标等参数引入，在北斗单系统定轨中固定或作为先验值； — 观测数据：B1、B3消电离层双差相位及伪距数据；定轨弧段3天； — 动力学参数：选用五参数ECOM光压模型以及伪随机脉冲参数。
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 3
研究背景(2/5)
北斗卫星导航系统星座现状（2016-9）
Beidou-2
Satellite G01 G02 G03 G04 G05 G06 G07 I01 I02 I03 I04 I05 I06 M01 M03 M04 M05 M06 Satellite I1-S M1-S M2-S I2-S M3-S PRN C01 C02 C03 C04 C05 C02 C17 C06 C07 C08 C09 C10 C15 C30 C11 C12 C13 C14 PRN C31 C33 C34 C32 C35 SVN C003 C002 C004 C006 C011 C016 C017 C005 C007 C008 C009 C010 C017 C001 C012 C013 C014 C015 SVN C101 C102 C103 C104 C105 Type GEO GEO GEO GEO GEO GEO GEO IGSO IGSO IGSO IGSO IGSO IGSO MEO MEO MEO MEO MEO Notes 140.0° E Not in operation 84.0° E 160.0° E 58.75° E 110.5° E In orbit test 122° E 119° E 120° E 96.5° E 92.5° E 95° E Not in operation Not in operation Notes Launch Date Jan 17, 2010 Apr 15, 2009 Jan 2, 2010 Nov 1, 2011 Feb 25, 2012 Oct 25, 2012 Jun 12, 2016 Aug 1, 2010 Dec 18, 2010 Apr 10, 2011 Jul 27, 2011 Dec 2, 2011 Mar 29, 2016 Apr 4, 2007 Apr 30, 2012 Apr 30, 2012 Sep 18, 2012 Sep 18, 2012 Launch Date Mar 30, 2015 Jul 25, 2015 Jul 25, 2015 Sep 29, 2015 Feb 1, 2016
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 2
研究背景(1/5)
北斗卫星导航系统-BeiDou Navigation Satellite System (BDS)
•
BDS系统建设
区域系统 全球系统
•
BDS区域系统情况
5 GEO + 5 IGSO + 4 MEO；2012年12月27日起正式向亚太区域提供定位、导航、授时服务； 2015年2月10日起，国际海事组织（IMO）正式认可BDS并将其纳入全球无线电导航系统。
•
BDS全球系统情况
2015年3月30日，第一颗新一代北斗全球导航卫星（BeiDou-3）- BeiDou I1S-C31发射成功； 标志着北斗卫星导航系统正式从区域走向全球化建设； 目前在轨运行BeiDou-3 Satellites： C31, C32, C33, C34, C35；
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 9
BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程(2/2)
BeiDou-3卫星精密定轨策略
Strategy
Observations Elevation angle cut-off Sampling rate Data span Station coordinates and ERPs Weighting Satellite antenna PCO and PCV SLR retro-reflector offsets Attitude model Ground antenna PCO and PCV Troposphere Precession and nutation Geopotential Solid Earth tides, ocean tides and solid Earth pole tides N body
研究背景(3/5) BeiDou-3 Satellites新特性
•
保留BeiDou-2 信号传输体系
三个频点：1561.098 MHz (B1), 1207.140 MHz (B2) and 1268.520 MHz (B3)；
•
新的信号体制
B1变更为1575.42 MHz，与GPS L1及Galileo E1频率一致； B1信号调制方式从QPSK变为MBOC；B2信号调制方式采用新的四种调制方式； B2a及B2b两种备选频率；两种B3c备选频率；
•
地面跟踪站
iGMAS：目前有9个跟踪站能接收BeiDou-3 Satellites 旧的B1及B3频点数据； MGEX： 目前有4个跟踪站能接收BeiDou-3 C31 B1频点数据；
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 5
研究背景(4/5) iGMAS BDS跟踪站-9个
Slide 7
研究背景(5/5) MGEX BDS跟踪站-52个，其中有4个能接收C31 B1频点数据
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 8
BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程(1/2)
BeiDou-3卫星精密定轨-两步法间接联合
•
GPS单系统精密定轨 — BeiDou-3 Satellites地面跟踪站目前数量和分布均有限； — 将所选取的iGMAS 9个站及MGEX 52个站用于GPS单系统精密定轨； — 将得到的测站坐标、测站天顶对流层延迟参数、地球自转参数输出。
Describe
Double-differenced ionosphere-free code and phase combination of B1 and B3 in deployment phase 1 7° 30 s 3 days Fixed using estimates from the GPS daily POD process 4 mm for phase observations, 2 m for code observations and elevationdependent weighting PCO values are given by the Operation Control Department (apply for authorization), no PCV applied Given by the Operation Control Department (apply for authorization) Yaw-steering attitude mode Not applied Dry and wet GMF mapping functions; ZTDs estimated for each station at intervals of 2 hours; GPS daily ZTDs used as a priori values IAU 2010 precession and IAU 2010 nutation model EGM2008 12*12 IERS Conventions 2010 JPL DE405 ephemeris 6 orbit elements and 5 ECOM SRP parameters were estimated: constants in the D, Y and X directions; periodic terms in the X direction Every 12 hours; constrained to 1E-6 m/sec in the radial direction, 1E-5 m/sec in the along-track direction, and 1E-8 m/sec in the cross-track direction Real constant value for each ambiguity arc
基于iGMAS观测网络数据的北斗新一代卫星
（BeiDou-3）精密定轨初步结果与分析
潭冰峰，袁运斌
中国科学院测量与地球物理研究所 2016年9月24日
第二届大地测量与地球物理学学术大会-IAG-G02 江苏 南京
报告目录
研究背景 BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程 BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 总结与展望
•
轨道检核 — 内符合（重叠弧段） — 外符合（SLR检核）
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 11
BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (2/13)
内符合-重叠弧段互差
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Slide 6
研究背景(4/5) iGMAS BDS跟踪站-9个
Station Abb.
BJF1 BRCH CLGY GUA1 LHA1 TAHT WUH1 XIA1 XHON
Location
Beijing Braunschweig Calgary Urumqi Lhasa Tahiti Wuhan Xian Antarctica
Country
China Germany Canada China China France China China United Nations
Receiver
CETC-54 GMR-4011 CETC-54 GMR-4011 CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011
Beidou-3
Type IGSO MEO MEO IGSO MEO
In orbit test
* https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cnss
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG) Slide 4
Antenna
LEIAR25.R4 LEIT LEIAR25.R4 LEIT LEIAR25.R4 LEIT RINT-8CH CETD NOV750.R4 NOVS RINT-8CH CETD LEIAR25.R4 LEIT RINT-8CH CETD LEIAR25.R4 LEIT
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BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (3/13)
外符合-SLR检核
本次处理期间，C31, C32, C33, C34, C01, C08, C10及C11卫星分别有12, 29, 45， 10，114，36，125及104个SLR观测值normal points (NPs)，这些观测值来自ILRS 观测网络的Yarragadee, Monument, Papeete, Changchun, Shanghai, Mount Stro, Herstmonce and Matera测站 (见下图).
Orbital parameters
Pseudo-stochastic orbit parameters Ambiguity
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BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (1/13)
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定轨数据选取 — iGMAS跟踪站网 9个跟踪站2016.07.16-08.14观测数据；—>BeiDou-3 — MGEX跟踪站网 52个跟踪站2016.07.16-08.14观测数据；—>BeiDou-2
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BDS单系统精密定轨 — 将得到的测站坐标等参数引入，在北斗单系统定轨中固定或作为先验值； — 观测数据：B1、B3消电离层双差相位及伪距数据；定轨弧段3天； — 动力学参数：选用五参数ECOM光压模型以及伪随机脉冲参数。
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研究背景(2/5)
北斗卫星导航系统星座现状（2016-9）
Beidou-2
Satellite G01 G02 G03 G04 G05 G06 G07 I01 I02 I03 I04 I05 I06 M01 M03 M04 M05 M06 Satellite I1-S M1-S M2-S I2-S M3-S PRN C01 C02 C03 C04 C05 C02 C17 C06 C07 C08 C09 C10 C15 C30 C11 C12 C13 C14 PRN C31 C33 C34 C32 C35 SVN C003 C002 C004 C006 C011 C016 C017 C005 C007 C008 C009 C010 C017 C001 C012 C013 C014 C015 SVN C101 C102 C103 C104 C105 Type GEO GEO GEO GEO GEO GEO GEO IGSO IGSO IGSO IGSO IGSO IGSO MEO MEO MEO MEO MEO Notes 140.0° E Not in operation 84.0° E 160.0° E 58.75° E 110.5° E In orbit test 122° E 119° E 120° E 96.5° E 92.5° E 95° E Not in operation Not in operation Notes Launch Date Jan 17, 2010 Apr 15, 2009 Jan 2, 2010 Nov 1, 2011 Feb 25, 2012 Oct 25, 2012 Jun 12, 2016 Aug 1, 2010 Dec 18, 2010 Apr 10, 2011 Jul 27, 2011 Dec 2, 2011 Mar 29, 2016 Apr 4, 2007 Apr 30, 2012 Apr 30, 2012 Sep 18, 2012 Sep 18, 2012 Launch Date Mar 30, 2015 Jul 25, 2015 Jul 25, 2015 Sep 29, 2015 Feb 1, 2016
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研究背景(1/5)
北斗卫星导航系统-BeiDou Navigation Satellite System (BDS)
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BDS系统建设
区域系统 全球系统
•
BDS区域系统情况
5 GEO + 5 IGSO + 4 MEO；2012年12月27日起正式向亚太区域提供定位、导航、授时服务； 2015年2月10日起，国际海事组织（IMO）正式认可BDS并将其纳入全球无线电导航系统。
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BDS全球系统情况
2015年3月30日，第一颗新一代北斗全球导航卫星（BeiDou-3）- BeiDou I1S-C31发射成功； 标志着北斗卫星导航系统正式从区域走向全球化建设； 目前在轨运行BeiDou-3 Satellites： C31, C32, C33, C34, C35；
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BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程(2/2)
BeiDou-3卫星精密定轨策略
Strategy
Observations Elevation angle cut-off Sampling rate Data span Station coordinates and ERPs Weighting Satellite antenna PCO and PCV SLR retro-reflector offsets Attitude model Ground antenna PCO and PCV Troposphere Precession and nutation Geopotential Solid Earth tides, ocean tides and solid Earth pole tides N body
研究背景(3/5) BeiDou-3 Satellites新特性
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保留BeiDou-2 信号传输体系
三个频点：1561.098 MHz (B1), 1207.140 MHz (B2) and 1268.520 MHz (B3)；
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新的信号体制
B1变更为1575.42 MHz，与GPS L1及Galileo E1频率一致； B1信号调制方式从QPSK变为MBOC；B2信号调制方式采用新的四种调制方式； B2a及B2b两种备选频率；两种B3c备选频率；
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地面跟踪站
iGMAS：目前有9个跟踪站能接收BeiDou-3 Satellites 旧的B1及B3频点数据； MGEX： 目前有4个跟踪站能接收BeiDou-3 C31 B1频点数据；
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研究背景(4/5) iGMAS BDS跟踪站-9个
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研究背景(5/5) MGEX BDS跟踪站-52个，其中有4个能接收C31 B1频点数据
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BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程(1/2)
BeiDou-3卫星精密定轨-两步法间接联合
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GPS单系统精密定轨 — BeiDou-3 Satellites地面跟踪站目前数量和分布均有限； — 将所选取的iGMAS 9个站及MGEX 52个站用于GPS单系统精密定轨； — 将得到的测站坐标、测站天顶对流层延迟参数、地球自转参数输出。
Describe
Double-differenced ionosphere-free code and phase combination of B1 and B3 in deployment phase 1 7° 30 s 3 days Fixed using estimates from the GPS daily POD process 4 mm for phase observations, 2 m for code observations and elevationdependent weighting PCO values are given by the Operation Control Department (apply for authorization), no PCV applied Given by the Operation Control Department (apply for authorization) Yaw-steering attitude mode Not applied Dry and wet GMF mapping functions; ZTDs estimated for each station at intervals of 2 hours; GPS daily ZTDs used as a priori values IAU 2010 precession and IAU 2010 nutation model EGM2008 12*12 IERS Conventions 2010 JPL DE405 ephemeris 6 orbit elements and 5 ECOM SRP parameters were estimated: constants in the D, Y and X directions; periodic terms in the X direction Every 12 hours; constrained to 1E-6 m/sec in the radial direction, 1E-5 m/sec in the along-track direction, and 1E-8 m/sec in the cross-track direction Real constant value for each ambiguity arc
基于iGMAS观测网络数据的北斗新一代卫星
（BeiDou-3）精密定轨初步结果与分析
潭冰峰，袁运斌
中国科学院测量与地球物理研究所 2016年9月24日
第二届大地测量与地球物理学学术大会-IAG-G02 江苏 南京
报告目录
研究背景 BeiDou-3卫星精密定轨方法与流程 BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 总结与展望
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轨道检核 — 内符合（重叠弧段） — 外符合（SLR检核）
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BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (2/13)
内符合-重叠弧段互差
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
Institute of Geodesy and Geophysics (IGG)
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研究背景(4/5) iGMAS BDS跟踪站-9个
Station Abb.
BJF1 BRCH CLGY GUA1 LHA1 TAHT WUH1 XIA1 XHON
Location
Beijing Braunschweig Calgary Urumqi Lhasa Tahiti Wuhan Xian Antarctica
Country
China Germany Canada China China France China China United Nations
Receiver
CETC-54 GMR-4011 CETC-54 GMR-4011 CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011 GNSS_GGR CETC-54 GMR-4011
Beidou-3
Type IGSO MEO MEO IGSO MEO
In orbit test
* https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cnss
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Antenna
LEIAR25.R4 LEIT LEIAR25.R4 LEIT LEIAR25.R4 LEIT RINT-8CH CETD NOV750.R4 NOVS RINT-8CH CETD LEIAR25.R4 LEIT RINT-8CH CETD LEIAR25.R4 LEIT
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BeiDou-3卫星精密定轨初步结果展示 (3/13)
外符合-SLR检核
本次处理期间，C31, C32, C33, C34, C01, C08, C10及C11卫星分别有12, 29, 45， 10，114，36，125及104个SLR观测值normal points (NPs)，这些观测值来自ILRS 观测网络的Yarragadee, Monument, Papeete, Changchun, Shanghai, Mount Stro, Herstmonce and Matera测站 (见下图).