基于位置观测的北斗广播星历速度精度分析

基于BDS广播星历的卫星坐标拟合精度分析刘双童;王明孝;杨树文;杨明泽;杨立华【摘要】针对利用广播星历计算卫星位置时,需反复计算、效率较低的问题.提出利用切比雪夫多项式对广播星历进行卫星轨道拟合,即先计算部分固定时间间隔的卫星坐标作为已知节点,利用不同的拟合阶数,将拟合点与直接法求出的对应点求差,分析其拟合精度.实例表明,只要采取合适的拟合时间间隔和拟合阶数,广播星历拟合精度就可以满足要求.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】5页(P51-55)【关键词】BDS;广播星历;切比雪夫多项式;卫星坐标;拟合精度【作者】刘双童;王明孝;杨树文;杨明泽;杨立华【作者单位】兰州交通大学测绘与地理信息学院 ,甘肃兰州730070;甘肃省地理国情监测工程实验室 ,甘肃兰州 730070;兰州精准地形沙盘模型智能制造有限公司 ,甘肃兰州730020;中国人民解放军68029部队博士后科研工作站 ,甘肃兰州730020;兰州交通大学测绘与地理信息学院 ,甘肃兰州730070;甘肃省地理国情监测工程实验室 ,甘肃兰州 730070;兰州精准地形沙盘模型智能制造有限公司 ,甘肃兰州730020;兰州精准地形沙盘模型智能制造有限公司 ,甘肃兰州730020【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言我国自主研制的北斗卫星导航系统(BDS)于2012年底正式向亚太地区提供定位、导航和授时服务,按照“三步走”计划,将于2020年为全球用户提供服务,人们对BDS的使用度和关注度越来越高[1-2]。

获取卫星位置是进行定位导航的基础,实时定位导航一般是基于广播星历计算卫星位置[3],但往往需要反复计算,这会占用较多的内存空间和计算时间,影响效率。

针对此问题,可将卫星星历表示为一个时间多项式,并将多项式系数保存到内存中。

这样计算卫星位置时,只需调出多项式系数[4]。

目前对于GPS广播星历的拟合研究相对较多[5-20],对我国的BDS广播星历研究相对较少。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·66·2022年第05期文章编号：2095－6835（2022）05－0066－03基于GAMIT的北斗三代卫星定位数据精密处理及精度评估郭若成，胡俊杰（武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司，湖北武汉430071）摘要：利用GAMIT/GLOBK软件，采用双差模式分别对中国境内及周边的3个能接收北斗三代卫星定位数据的基准站2020-04-09—04-18共10d的BDS-3和GPS数据进行精密基线解算，并对BDS-3和GPS的基线结果进行了精度评估。

精度评估结果表明，GAMIT解算BDS-3基线的相对精度可达10-8量级，已满足GNSS测量规范B级网的要求。

在工程或科研中，利用GAMIT解算BDS-3数据，完全可以满足精度需要。

关键词：Gamit；BDS-3；精密处理；精度评估中图分类号：P228.4文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.05.021北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，英文简写为BDS，以下简称“北斗系统”）是由中国政府建造的全天候、全天时免费为全球用户提供高精度定位、测速和授时服务系统。

其于2012年底完成了北斗二号基本星座的组建，北斗二号基本星座采取5GEO+5IGSO+4MEO的形式，正式向亚太地区提供服务[1]。

北斗三号采取3GEO+3IGSO+24MEO的星座构成，卫星与卫星之间具备通信能力，可以在没有地面站支持的情况下自主运行。

北斗三号提供B1I、B1C、B2a、B2b和B3I五个公开服务信号。

其中，B1I 频段的中心频率为1561.098MHz，B1C频段的中心频率为1575.420M H z，B2a频段的中心频率为1176.450MHz，B2b频段的中心频率为1207.14MHz，B3I频段的中心频率为1268.520MHz。

北斗卫星导航系统的定位精度分析北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，目前已经实现了全球覆盖。

在交通、电力、水利、农业、渔业、林业、环境监测、城市规划等领域，北斗卫星导航系统的应用已经得到广泛推动，特别是在车载导航、精准农业等领域，北斗卫星导航系统的应用的优势更加凸显。

一个卫星导航系统最基本的功能便是定位，而定位的精度是衡量一个卫星导航系统性能的重要指标之一。

在北斗卫星导航系统的卫星接收机上，可以通过测量卫星发射过来的信号来计算自己的位置信息。

定位精度决定着卫星导航系统在各种应用中的可行性和优劣，因此，如何提高北斗卫星导航系统的定位精度是卫星导航技术研究的重要课题之一。

北斗卫星导航系统的定位精度受到许多因素的影响，其中最主要的两个因素是信号传播时的误差和接收机误差。

由于信号在大气中传播会受到大气层折射、多普勒偏移、天线相位等方面的影响，所以信号传播的误差一般是比较大的。

而同样的原因也会导致卫星接收机的误差，加之接收机硬件的限制、传输数据的精度等因素，使得北斗卫星导航系统的定位精度水平并不高。

为提高北斗卫星导航系统的定位精度，目前主要采取了以下几种方法：一、增加卫星数量和接收机数量。

北斗卫星在未来的发展规划中将逐步实现组网，增加卫星数量可以提高卫星分布的密度，可见卫星数量和覆盖范围，从而提高定位精度。

同时，增加接收机的数量可以获取更丰富的观测数据，备用解算方法的应用也能提高定位精度。

二、优化信号传输过程。

对于卫星发射的信号，可以采取改变载波的调制方式，采用扩频调制克服信号传输中的多普勒偏移以及频率反射等误差，从而提高信号的抗干扰能力；采用预消扰技术来减少多径效应的影响，同时采取海量的接收机估计误差模型来实时分析该干扰对导航系统的影响及稳定性，进一步提高定位精度。

三、建立多模式定位系统。

通过多模式定位系统，如GPS/北斗，GD/北斗等等，可以极大地提高定位精度。

多模式定位系统能够对各种系统的数据进行整合分析，按照优先级确定观测权重，以求最优解，提高精度。

北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析3赵树强,许爱华,张荣之,郭小红(西安卫星测控中心,陕西西安710043)摘要:针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。

统系统,是我国自行研制、(RDSS ,Radio Determination Satellite Service) ,能为用户提供快速定位、简单数字报文通信及高精度授时服务的全天候、区域性的卫星导航定位系统。

在2000年10月31日和12月21日发射了两颗“北斗导航试验卫星”,具备了双星定位的功能。

关键词:北斗一号卫星;定位算法;定位误差;精度分析北斗一号卫星导航定位系统又称为双星定位建立的一种区域性定位系中图分类号: P207文献标识码:A文章编号:1008 -9268 (2008) 01 -0020 -051.引言是待测站。

但是,地球表面不是一个规则椭球面,即用户一般不在参考椭球面上,要唯一确定待测站“北斗一号”卫星导航定位系统是有源的,需要和“北斗”定位总站即中心站建立联系才能定位,因此存在着系统用户数量易饱和以及定位速度慢等方面的缺点。

2003年5月25日我国将第三颗“北斗一号”备份卫星送入太空,这使得我国“北斗一号”系统具备了无源定位的功能。

针对北斗双星有源定位和三星无源定位的算法与定位精度进行研究。

2.北斗一号卫星导航系统定位原理3.1双星定位原理以两颗卫星为球心,以卫星到待测站的距离为半径分别作两个球。

因为两颗卫星在轨道上的弧度距离为60°,即两颗卫星的直线距离约为42000km之间,这一直线距离小于卫星到观测站的两个距离之和(约为72000km) ,所以两个大球必定相交。

北斗卫星导航系统URE与定位精度分析贾蕊溪;董绪荣;尚晨;王军【摘要】Beidou satellite navigation system has possessed a regional passive navigation capability. In order to study the po-sitioning accuracy of Beidou system in the case of currently available constellations,the calculation model of the user equivalent range error(UERE)and accuracy assessment method combining dilution of precision(DOP)value is analyzed in this paper. By using the above method and the actual data,the static positioning accuracy in a period of time of Beidou system and GPS sys-tem is compared and analyzed. The analysis result indicates that,during this period,Beidou system positioning accuracy error is less than 5 m in the horizontal direction and 15 m in height direction.%北斗卫星导航系统已具有区域无源导航能力，为了研究当前可用星座情况下的系统定位精度，首先分析用户等效测距误差（UERE）结合精度因子（DOP）值的精度评估方法计算模型，然后利用上述方法采用实际数据对比分析了北斗卫星导航系统和GPS系统一段时间内的静态定位精度。

基于长期数据的北斗广播星历精度评估曾琪;吴多;刘万科【摘要】介绍了广播星历精度评估的基本原理和方法,并利用2013-01～2015-04共28个月的广播星历数据,分析比较了北斗不同类型卫星的轨道精度、钟差精度及整体精度的短期和长期变化趋势.结果表明,GEO卫星广播星历的轨道精度约为1.8m,钟差精度优于6 ns;IGSO和MEO广播星历的轨道精度优于1.2m,钟差精度优于4 ns,整体上优于GEO卫星.从长期变化趋势来看,北斗广播星历的精度有逐渐提高的趋势.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2016(036)011【总页数】5页(P958-962)【关键词】北斗;广播星历;星历评估;精度分析;SISRE【作者】曾琪;吴多;刘万科【作者单位】武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079;武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079;武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079【正文语种】中文【中图分类】P228国内外已有一些学者对GPS、GLONASS广播星历的精度进行评估[1-4]，对于BDS则相对较少，且大都基于短期观测数据，缺乏长期连续性分析研究。

朱永兴和胡志刚分析了北斗系统在2012年的广播星历精度，分析时间较早，不能反映目前北斗系统广播星历的整体精度[5-6]；Montenbruck和罗璠等对一周内的北斗卫星轨道精度进行了分析，分析时间较短，没有进一步分析其长期变化的趋势[7-8]；Chen等对北斗的空间信号测距误差进行评估，但忽略了钟差误差项[9]。

本文借鉴其他卫星导航系统的广播星历评估方法，以WUM(武汉大学GNSS中心)分析中心提供的精密星历为参考，利用长达28个月的广播星历数据对北斗星历精度的短期和长期趋势进行全面的统计和分析，以便为相关应用和研究提供参考。

武汉大学GNSS中心提供的15 min等间隔的精密星历和精密钟差产品，其重复轨道精度优于20 cm，钟差精度为0.1 ns[10]，比目前的北斗广播星历精度高出1～2个量级，因此广播星历的精度评估可以直接以精密星历作为真值来进行误差分析。

基于精密星历的北斗卫星广播星历精度分析朱永兴;李斌;于亮;李郭超【摘要】T he accuracy of broadcast ephemeris directly determines the accuracy of user navigation and positioning .It is not only issues the real-time user concerns ,but also an im-portant indicator of system builders for inspected system service level . The principle and method to evaluate the accuracy of broadcast ephemeris ,by using precise ephemeris and SLR measurements ,are introduced .On this basis ,the accuracy of Beidou satellite broadcast e-phemeris is assessed by using the precise ephemeris ,and is checked with some SLR measure-ments .Analysis shows that :the broadcast ephemeris radial distance error for Beidou satel-lite is better than 1 m .%卫星广播星历的精度直接决定用户导航定位的精度。

它既是实时用户关心的问题，也是系统建设者检验系统服务水平的重要指标。

本文介绍了事后精密星历和卫星激光测距观测量评估广播星历精度的原理和方法，采用事后精密星历评估广播星历的精度，利用激光测距观测量进行精度检核。

基于北斗卫星广播星历的卫星位置拟合精度分析郝建录;刘智敏;陈景涛【摘要】为了提高利用广播星历计算卫星位置的效率,介绍了利用切比雪夫多项式拟合BDS混合星座卫星的方法.通过2013年1月13日0点—9点的广播星历数据实验,分析了切比雪夫多项在不同拟合阶数和不同拟合节点数情况下对卫星位置拟合精度的影响.结果表明:利用切比雪夫多项式拟合北斗混合星座卫星在1h时段内的轨道时,拟合阶数以7～9阶为宜,拟合节点数略大于拟合阶数即可,拟合精度达亚毫米级.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2014(039)006【总页数】4页(P52-55)【关键词】广播星历;北斗;切比雪夫多项式拟合;卫星位置;拟合精度【作者】郝建录;刘智敏;陈景涛【作者单位】山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590;交通部天津水运工程科学研究所,天津300456;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东青岛266590;山东省高校海洋测绘重点实验室,山东青岛266590;海岛(礁)测绘技术国家测绘地理信息局重点实验室,山东青岛266590;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 引言利用北斗卫星导航系统(BDS)进行导航定位,是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料,通过数据处理确定接收机的位置,及其载体的航行速度[1-2]。

所以，BDS卫星位置求解是导航定位的基础。

其中,BDS星座是由中轨道卫星(MEO)、倾斜地球轨道同步卫星(IGSO)、地球静止轨道卫星(GEO)卫星组成的混合星座。

通过文献[3]和[4]的方法,虽然可以利用BDS广播星历轨道参数计算出任意时刻卫星的位置,但是导航定位中需要多次计算卫星的位置,直接利用广播星历计算卫星位置需要较长的运算时间和较多的内存消耗。

为了提高计算效率,通常将卫星轨道拟合成一个时间多项式,在内存中仅保存多项式的系数,供计算时调用[1]。

北斗精密定轨及广播星历轨道精度评估陈明;武军郦;李志才【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2016(025)011【摘要】目前各类用户对基于北斗卫星导航定位服务需求在不断扩大，由于广播星历实时、易获取，北斗广播星历精度是实时导航定位用户关心的问题，也是检验系统是否达成设计指标的关键因素。

文中基于国家基准站和 MGEX站计算北斗精密轨道，重复弧段精度优于利用国际站计算结果。

将计算的北斗精密轨道作为参考，更加准确地评估分析北斗广播星历轨道误差的精度。

分析结果显示，北斗广播星历轨道径向精度优于法向和切向精度，且法向误差具有较为明显的周期性。

各类卫星中，GEO 卫星精度稍差，而 IGSO 和 MEO 卫星与 GPS 在同一量级。

随着北斗卫星系统逐步组网完善，地面监测站分布趋于合理，北斗系统整体性能将会不断提高。

%Currently the demand for all types of users based on BDS navigation and positioning services continues to expand .With the real-time and accessible features ,BDS broadcast ephemeris accuracy is the issue of interest for users in real-time navigation and positioning ,and a key factor whether the design specifications of the inspection system is achieved .In this paper ,the BDS precise orbit is calculated based on the national reference stations and MGEX stations ,of which the overlap accuracy is better than that only using international stations . Taking the precise orbit as reference , the broadcast ephemeris orbit accuracy is analyzed .The result indicates that the precision of radical direction is excel in tangentialand normal direction , and the normal error has obvious periodicity . BDS IGSO and MEO satellites have comparable precision with GPS ,while GEO satellites remain a little worse .As BDS network gradually improves ,and the distribution of ground stations becomes uniform ,the overall performance of BDS will continue to be improved .【总页数】6页(P1-6)【作者】陈明;武军郦;李志才【作者单位】武汉大学测绘学院，湖北武汉 430079; 国家基础地理信息中心，北京 100830; 导航与位置服务国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100830;国家基础地理信息中心，北京 100830; 导航与位置服务国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100830;国家基础地理信息中心，北京 100830; 导航与位置服务国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100830【正文语种】中文【中图分类】P228【相关文献】1.基于长期数据的北斗广播星历精度评估 [J], 曾琪;吴多;刘万科2.北斗卫星导航系统精密定轨和广播星历轨道精度分析 [J], 耿涛;苏醒;许小龙;徐夏炎;3.北斗卫星导航系统精密定轨和广播星历轨道精度分析 [J], 耿涛;苏醒;许小龙;徐夏炎4.北斗精密定轨精度评估及站点分布影响分析 [J], 陈明;郭际明;武军郦;宋伟伟;张龙平5.北斗三号卫星广播星历精度评估分析 [J], 王海春; 贾小林; 李鼎; 毛悦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

3赵树强,许爱华,张荣之,郭小红(西安卫星测控中心,陕西西安710043)摘要:针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。

统系统,是我国自行研制、(RDSS ,Radio Determination Satellite Service) ,能为用户提供快速定位、简单数字报文通信及高精度授时服务的全天候、区域性的卫星导航定位系统。

在2000年10月31日和12月21日发射了两颗“北斗导航试验卫星”,具备了双星定位的功能。

关键词:北斗一号卫星;定位算法;定位误差;精度分析建立的一种区域性定位系中图分类号: P207 文献标识码:A 文章编号:1008 -9268 (2008) 01 -0020 -051 引言是待测站。

但是,地球表面不是一个规则椭球面,即用户一般不在参考椭球面上,要唯一确定待测站“北斗一号”卫星导航定位系统是有源的,需要和“北斗”定位总站即中心站建立联系才能定位,因此存在着系统用户数量易饱和以及定位速度慢等方面的缺点。

2003年5月25日我国将第三颗“北斗一号”备份卫星送入太空,这使得我国“北斗一号”系统具备了无源定位的功能。

针对北斗双星有源定位和三星无源定位的算法与定位精度进行研究。

2 北斗一号卫星导航系统定位原理2. 1 双星定位原理以两颗卫星为球心,以卫星到待测站的距离为半径分别作两个球。

因为两颗卫星在轨道上的弧度距离为60°,即两颗卫星的直线距离约为42000km之间,这一直线距离小于卫星到观测站的两个距离之和(约为72000km) ,所以两个大球必定相交。

它们的相交线为一大圆,称之为交线圆。

由于同步卫星轨道面与赤道面重合,因此,通过远离赤道的地面点的交线圆必定垂直穿过赤道面,在地球南北两半球各有一个交点,其中一个就收稿日期:2007210205·20 ·三维坐标,还必须事先给定待测站地面点的大地高,才能唯一地确定待测站,如图1所示。

基于卫星位置与速度的北斗卫星广播星历拟合
王解先;王君刚;陈俊平
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(044)001
【摘要】提出基于卫星位置与速度的广播星历拟合算法,给出了该拟合算法的计算过程,并对传统坐标拟合算法与坐标+速度拟合算法的拟合精度及外推精度进行比较.结果表明:基于位置+速度的拟合算法是有效的,且与传统坐标拟合算法相比,该算法能显著提高拟合的速度精度,且坐标精度也略有提高.此外,在卫星轨道数据已知历元数较少时,采用坐标+速度拟合算法优势更明显.
【总页数】6页(P155-160)
【作者】王解先;王君刚;陈俊平
【作者单位】同济大学测绘与地理信息学院,上海200092;同济大学测绘与地理信息学院,上海200092;中国科学院上海天文台,上海200030;中国科学院上海天文台,上海200030
【正文语种】中文
【中图分类】P228
【相关文献】
1.基于北斗卫星广播星历的卫星位置拟合精度分析 [J], 郝建录;刘智敏;陈景涛
2.北斗卫星18参数广播星历拟合中关于调和项的影响分析 [J], 王乐;贾小林;范丽红;李丽;张爱能
3.基于GPS广播星历的卫星位置拟合精度分析 [J], 万亚豪;张书毕;侯东阳
4.基于单组广播星历的GPS卫星在轨位置的拟合计算 [J], 汤均博
5.利用BDS/Galileo广播星历的卫星位置及速度计算 [J], 吴波;武瑞琰;党亚民;成英燕;王丹萍
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