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不同GPS星历的差异性分析摘要：本文分别从获取方法和实际应用两方面对比分析广播星历、最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU之间的差异性。
关键词：广播星历；精密星历；快速星历；超快速星历1、引言自上个世纪90代以来，GPS观测技术一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域发挥着重要的作用[1]。
因此，国际大地测量学协会为了加强国际间GPS地学研究应用，于1993年成立了国际GPS地球动力学服务（IGS）组织[2]。
把通过全球测站获取的测量数据发送到IGS数据分析与处理中心，该中心统一解算出GPS 卫星星历，进而推出了最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU三种星历产品，目的在于全方面满足全球用户对精密星历在时延性和精度上的不同需求。
2、GPS星历获取方法与应用广播星历（预报星历）实质为依靠GPS的地面监控站供给和明确的，全球用户通过接收机获取到的GPS定位卫星公开发射的无线电信号上载有预报一定时间内卫星根数的含有轨道信息的导航电文信息，地面控制部分经解码后获取到的卫星星历可以演算获取卫星的位置。
广播星历是经由卫星导航系统的测轨分系统外推轨道得到的，它通常包括必要的轨道摄动改正项参数以及以参考历元获取的轨道参数。
因此在经过一段时间的影响下，预报轨道与实际轨道会有所偏差，导航和定位的精度将有所下降，为此只能确保一定时间段内的轨道精度要求[3]。
描述卫星轨道信息的导航电文无法达到精密定位的要求，却能够实时获得，因此精度较差。
因此，如今其主要应用于全球范围内实时导航定位以及低等级短基线的工程测绘。
IGS具有380多个GPS跟踪站和许多GLONASS跟踪站，这些测站遍布在全球的各地。
IGS的7个全球分析中心（MIT、GFZ、CODE、ESA、SIO、NGS、JPL）分别对分布在全球的测站获取的数据进行统一收集整理解算，对GPS卫星进行连续跟踪观测，对获得的成果展开归纳和分析，然后将所得数据进行加权平均从而获得最终精密星历，由于其解算过程过于复杂，所以观测结果一般延迟两个星期才能得到。
GPS卫星精密钟差预报方法研究的开题报告一、选题背景全球定位系统（GPS）是一种卫星导航系统，通过GPS可以确定地球上任何一个点的位置和导航信息。
GPS的实现依赖于时间和空间的测量，其中精密钟差是GPS导航信号精度的关键之一。
GPS卫星上搭载有高精度钟，而GPS接收器需要根据GPS卫星的钟差进行测量和校准，从而确定自己的位置。
因此，精密钟差预报的准确性对GPS导航的精度有着至关重要的影响。
GPS卫星精密钟差预报方法研究，旨在探索以更高的精度和可靠性预测GPS卫星钟差的方法，提高GPS导航系统的精度和可靠性。
二、研究目的本研究旨在探索并改进GPS卫星精密钟差预报方法，提高GPS导航系统的精度和可靠性。
三、研究内容和方法研究内容：1.对现有的GPS卫星精密钟差预报方法进行调研和分析，了解其优缺点以及存在的问题。
2.基于数据挖掘技术，对GPS卫星钟差预报进行预测和分析。
采用常用的预测方法有：滤波器、回归分析、神经网络、支持向量机等。
3.改进预报方法，增加时空集成因素，提高精度和可靠性。
研究方法：1.进行GPS卫星精密钟差预报理论分析，建立基础模型。
2.采用MATLAB或Python等编程语言进行数据处理，进行数据挖掘等分析。
3.对现有预测方法进行评估并改进，提高预测方法的精度。
四、预期成果和意义预期成果：1.提出更高的GPS卫星精密钟差预报方法。
2.通过理论分析和实验验证，实现对GPS卫星钟差预报的更高精度和可靠性。
3.建立预报模型和算法，提高GPS导航系统的精度和可靠性。
意义：1.提高GPS导航系统的精度和可靠性，提高其在军事、民用、航空等领域的应用效果。
2.提高我国在GPS导航系统技术方面的领先优势。
3.为相关领域的学术研究提供新的思路和方向。
五、研究进度1.完成文献阅读和调研：2020年11月-2020年12月2.建立预报模型和算法：2021年1月-2021年4月3.对预报结果进行分析和评估：2021年5月-2021年6月4.论文撰写和答辩准备：2021年7月-2021年9月。
GPS测量的误差分析与探讨摘要目前,GPS控制测量中的应用十分广泛。
本文从介绍GPS定位系统的特点出发,进而分析了GPS测量的主要误差,有助于尽可能做到在满足工程需要的前提下,节省人力物力。
关键词GPS测量;控制测量;误差分析;误差影响因素0 引言全球卫星导航定位(GPS)是继互联网、移动通信之后,人类进入信息化社会的又一次影响深远的信息技术革命。
互联网、移动通信、卫星定位已经成为信息社会的三大支柱产业。
GPS技术作为一项20世纪的高新技术,目前已在许多领域得到广泛应用,尤其是在控制测量中的应用,改变了传统的测量作业工作方式,提高了工作效率,也带来了可观的经济效益。
为充分发挥GPS技术的优越性,更好地适应各个领域的需要,我们必须在实践中不断总结经验,不断探讨问题[1,2]。
本文主要就GPS测测量的误差分析相关问题进行一些探讨。
1 与卫星有关的误差1.1 卫星钟差GPS测量实际上是,通过测定信号从GPS卫星传播到接收机的时间差来确定距离,进而计算位置。
因此,GPS卫星钟的稳定度就十分重要,测得的时间差的1ms 误差,对应300km的测距误差。
虽然GPS卫星采用了高精度的铯或铷原子钟,其稳定度达到l00m的精度,但是不可避免的还存在误差。
对于卫星钟差,可通过接受卫星导航电文,采用GPS地面监控系统提供的改正模型,计算改正数,经过改正后,卫星钟可达到20ns的精度,即对应6m的距离误差。
在GPS差分定位中,卫星钟差可通过在卫星之间求差,消除其对测量结果的影响。
1.2 卫星轨道误差卫星轨道误差就是计算的卫星位置的误差。
由于卫星运动中受多种摄动力影响,卫星的运行轨道极为复杂,精确测定各种摄动力,准确预报卫星轨道是十分困难的,目前,通过广播星历计算的卫星位置精度可达到5~10m。
卫星轨道的误差可通过差分计算得到有效的消弱,差分之后,卫星位置误差△s与基线长度误差△b的关系可粗略的简化为:,其中,b为基线长度,ρ为卫星到接收机的距离,即当基线长度为25km,卫星位置误差为10m时,基线的误差大约为lcm。
GPS系统误差来源的分析GPS系统误差是实际测量值和理论值之间的差异，其来源多种多样。
本文对GPS系统误差及其来源做了详细的分析。
GPS系统误差的种类GPS系统误差可以分为以下几种:1.时间误差：GPS卫星所用的原子钟是非常准确的，但是由于信号传输的延迟，因此接收到的时间并不完全准确。
时间误差是GPS系统误差中最大的误差之一，但是它对绝大多数应用没有太大的影响。
2.位置误差：GPS接收器既会受到卫星的信号，也会受到周围的干扰，从而导致位置误差。
位于建筑物、树林或其他高墙障碍物下，会影响GPS接收器接收卫星信号的质量。
3.大气误差：大气对GPS信号的传播有影响，特别是在低空位置。
大气误差可分为两类：大气延迟和大气层折射。
4.稳健性误差：稳健性误差是由于GPS接收器由于物理性质而引起的误差。
GPS系统误差来源的分析时间误差时间误差主要来自于卫星的钟差和接收器的钟差。
卫星的原子钟是非常精确的，但是在太空中也会受到各种因素的影响，比如温度变化和微小的摩擦。
接收机的时钟则存在由于计时电路的误差而导致的钟差。
因此，时间误差可能会发生在卫星的发射端和接收器的接收端。
位置误差位置误差可能会受到以下几个因素的影响：•卫星几何，即卫星在天空中的位置;•多径传播，即信号从卫星到接收器的过程中经历的多路径散射;•区域位置和地形，包括建筑物、树木等构成的障碍物;•反射，如信号被地面反射，可能会导致误差。
大气误差大气误差是指信号在穿过大气层时，由于大气密度和温度的变化，从而改变导致信号传输速度，导致信号传播路径异常。
具体来说，大气误差包括:1.电离层误差：正电离层和负电离层之间的电荷分布不同，因此GPS信号的速度会在这两个层之间产生不可预测的变化。
2.大气折射：大气中的密度变化会导致信号弯曲，因此可能会导致接收器计算的位置不准确。
稳健性误差稳健性误差是由于GPS接收器本身的物理特性和其它处理方式的固有差异而产生的误差。
这些误差包括:1.系统噪声：包括前置放大器、混频器、数据转换电路等使接收器噪声功率增加的部分。
GNSS卫星钟差插值与预报研究GNSS卫星钟差插值与预报研究GNSS（全球导航卫星系统）是一种以卫星为基础的导航定位系统，为世界范围内的用户提供高精度的定位、导航和时间服务。
卫星钟差作为系统精度的重要组成部分，对GNSS系统的性能有着重要的影响。
然而，由于各种误差源的存在，卫星钟差无法完全准确地进行测量和预测。
因此，研究GNSS卫星钟差插值与预报成为GNSS领域的一个重要课题。
首先，为了理解GNSS卫星钟差的插值与预报方法，我们需要先了解钟差的概念和影响因素。
卫星钟差指的是卫星中原子钟与地球时间的差异，由于原子钟具有较高的稳定性和精确度，所以在卫星上安装了原子钟来提供时间参考。
然而，受到各种影响，包括引力、气象条件和卫星运动等因素，卫星钟差会产生偏差。
这些偏差需要通过插值和预报来进行校正，以提高GNSS定位的精度。
目前，常用的卫星钟差插值方法主要有多项式插值法、线性插值法和差值插值法。
多项式插值法通过卫星钟差的历史数据进行拟合，构建一个多项式函数来估计当前时间的钟差。
线性插值法则是根据两个已知钟差点的线性关系来估计当前时刻的钟差。
而差值插值法则是通过计算两个已知钟差点之间的差值，再加上其它误差校正项来估计当前时间的钟差。
这些插值方法在实际应用中有各自的优劣势，需要根据实际情况选择适合的方法。
另外，为了更准确地进行卫星钟差的预报，研究人员还开发了多种预报模型。
常见的方法包括简单线性回归模型、指数模型和多项式拟合模型等。
这些模型通过分析历史钟差数据的趋势和变化规律，建立数学模型来预测未来的钟差。
值得一提的是，由于钟差的随机性和不确定性，预报的误差无法完全消除，因此预报模型仅能提供一个估计值。
在进行GNSS卫星钟差插值与预报研究时，还需要考虑各种误差源对钟差的影响。
例如，卫星运动会导致多普勒效应，从而引起相对论性钟差。
大气条件的变化也会对钟差产生一定影响。
因此，在进行钟差插值与预报时，需要对这些误差进行校正，以提高插值和预报的精度。
【干货】GPS定位中的误差源及削弱方法，测绘人必看！经常使用接收机进行测量，总会听到过误差、差分、改正之类的字眼，那你有没有仔细了解过呢？小编就为就为大家整理了关于GPS 定位中的误差源及削弱方法的一些信息，纯干货，学习一些知识总是没错的，耐心观看。
GPS定位出现的各种误差从误差源来讲大体可以分为三类，与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差和与接收机有关的误差。
而这三类误差还可以往下细分，小编一一为大家来讲解。
RTK测量时出现的各种误差，按性质可分为系统误差（偏差）和随机误差两大类。
其中，系统误差无论从误差大小，还是定位结果的危害性来讲，都比随机误差大得多，而且它们又是有规律可循的，可以采取一定的方法和措施加以消除。
GPS测量中的误差1与卫星有关的误差与卫星有关的误差包括星历误差、卫星钟误差、相对论效应、信号在卫星内的时延和卫星天线相位中心偏差。
卫星星历误差误差解释：由于卫星星历所给出的卫星位置和速度与卫星的实际位置和速度之差成为卫星星历误差。
星历误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量，如定轨站的数量及其地理分布、观察值得数量及精度、定轨是所用的教学力学模型和定轨软件的完善程度等。
此外，与星历的外推时间间隔（实测星历的外推时间间隔颗视为零）也有直接关系。
卫星钟的钟误差误差解释：卫星钟差是指GPS卫星上原子钟的钟面时与GPS标准时间的差别。
为了保证时钟的精度，GPS卫星均采用高精度的原子钟，但它们与GPS标准时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引起的等效的定位误差将达到300km～30km。
因此即使在精度较低的卫星导航中，也不能直接使用由卫星钟所给出的时间。
卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。
这些偏差的总量均在1ms 以内,由此引起的等效距离误差约可达300km。
相对论效应误差解释：由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引起两台钟之间产生相对钟误差的现象。
GPS定位的误差分析4.1误差的分类在GPS测量中，影响观测量精度的主要误差来源分为三类：与GPS卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接收设备有关的误差。
如果根据误差的性质，上述误差尚可分为系统误差与偶然误差。
系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机种差以及大气折射误差等。
为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因采取不同的措施，其中包括：引入相应的未知参数，在数据处理中连同其他未知参数一并解算、建立系统误差模型，对观测量加以修正、将不同的观测站对相同的卫星的同步观测值求差，以减弱或者消除系统误差的影响、简单的忽略某些系统误差的影响。
偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测量等。
4.2 与卫星有关的误差与GPS卫星有关的误差，主要包括卫星轨道误差和卫星钟的误差。
4.2.1卫星钟差由于卫星的位置是时间的函数，所以GPS的观测量均以精密测时为依据。
而与卫星位置相应的的时间信息是通过卫星信号的编码信息传送给用户的。
在GPS测量中，无论是码相位观测或者载波相位观测，均要求卫星钟与接收机保持严格的同步。
实际上，尽管GPS 卫星均设有高精度的原子钟，但是它们与理想的GPS时之间仍然存在着难以避免的偏差或者漂移。
这些偏差总量均在1ms以内，由此引起的等效距离误差约可达300km。
4.2.2轨道偏差卫星的轨道误差是当前利用GPS定位的重要误差来源之一。
GPS 卫星距离地面观测站的最大距离约25000km，如果基线测量的允许误差为1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如表5-2所示，可见，在相对定位中随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。
4.3 卫星信号的传播误差与卫星信号传播有关的误差主要包括大气折射误差和多路径效应。
4.3.1 电离层折射的影响GPS卫星信号和其他电磁波信号一样，当通过电离层时将受到这一介质弥散特性的影响，使信号的传播路径产生变化。
一种高精度GPS卫星钟差预报方法
陶庭叶;高飞;李晓莉
【期刊名称】《中国空间科学技术》
【年(卷),期】2013(033)004
【摘要】为了获得实时高精度GPS钟差,提出了采用快速星历建模进行短期预报.文章先对钟差数据提取趋势项,再利用傅里叶分析研究其周期特征以确定建模与预报时间段长度,最后利用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络建模实时预报钟差.由于RBF神经网络用于非线性数据建模效果良好,在提取线性趋势项并合理确定建模周期后,该方法能够得到较好的预报结果.实际预报结果表明,文中方法得到的预报钟差精度高于超快速星历,能够满足分米级实时精密定位的要求.
【总页数】5页(P71-75)
【作者】陶庭叶;高飞;李晓莉
【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;武汉大学卫星导航定位技术中心,武汉430079;安徽省北斗卫星导航重点实验室,合肥230088;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种高精度实时GPS卫星钟差预测算法 [J], 雷雨;李变;赵丹宁;胡永辉
2.一种GPS IIR-M型卫星超快星历钟差预报的高精度修正方法 [J], 蔡成林;何成文;韦照川
3.几种GPS卫星钟差预报方法比较及精度分析 [J], 郑作亚;卢秀山
4.一种顾及钟差周期误差和随机特性的卫星钟差预报方法 [J], 孙大双;吕志平;王宇谱;李柏地;王宁
5.一种改进钟差二次多项式模型的导航卫星钟差预报方法 [J], 王宇谱;吕志平;孙大双;王宁
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
北斗星载原子钟性能分析与钟差预报研究北斗星载原子钟性能分析与钟差预报研究摘要：随着北斗卫星系统的不断完善，原子钟技术在北斗星载卫星中的应用越来越广泛。
本文针对北斗星载原子钟进行了性能分析和钟差预报研究。
首先，介绍了北斗卫星系统的发展历程和原子钟技术的基本原理。
然后，分析了北斗星载原子钟的性能特点和影响因素，包括环境温度、磁场、电磁辐射和振动等。
接着，提出了基于卡尔曼滤波和小波分析的钟差预报方法，通过实验数据验证了该方法具有较高的预报精度和稳定性。
最后，探讨了北斗星载原子钟的发展前景和应用价值，指出未来应进一步优化原子钟设计、提高钟差预报精度，以满足北斗卫星系统的需求。
关键词：北斗卫星系统；原子钟；性能分析；钟差预报；卡尔曼滤波；小波分析1、引言北斗卫星系统是中国自主研发的卫星导航系统，在民用和军事领域均有广泛应用。
北斗卫星系统涉及的核心技术之一是原子钟技术，它是保证北斗星载卫星精准定位和时间同步的重要手段之一。
随着北斗卫星系统的不断完善，北斗星载原子钟的性能和精度也不断提高。
本文重点研究北斗星载原子钟的性能分析和钟差预报方法，以期为北斗卫星系统的发展提供参考和支持。
2、原子钟技术基本原理原子钟是一种基于原子物理性质实现高精度时间测量的设备，其基本原理是通过对可以精确测量的原子能级转移进行计数和比较，以实现时间的计量和同步。
常见的原子钟包括氢原子钟、铷原子钟和铯原子钟等。
北斗系统采用的是铯原子钟，其精度可达到千亿分之一秒（10-13），比国际计量单位（SI）确定的秒钟定义更加精确和可靠。
3、北斗星载原子钟性能分析北斗星载原子钟的性能受到许多因素的影响，主要包括环境因素和非环境因素。
环境因素包括温度、大气压力、磁场和电磁辐射等；非环境因素包括器件本身的结构、材质和加工工艺等。
其中，环境温度和磁场是影响北斗星载原子钟最重要的两个因素。
3.1 环境温度的影响温度对于北斗星载原子钟的性能有着非常重要的影响。
基于IGS超快星历的GPS钟差线性预报分析
基于IGS超快星历的GPS钟差线性预报分析
本文在分析IGS超快星历卫星钟差的基础上,首先分析分别采用线性模型和二次多项式模型,利用实际观测值得到的预报值与IGS提供的超快预报值进行比较分析.在此基础上,利用实际观测的超快卫星钟差拟合得到线性模型分别预报后一天和后两天的钟差,分别利用第一天和第二天的实际钟差观测资料拟合得到的线性模型预报第三天的卫星钟差,并与IGS最终钟差产品进行比较分析.得出一些有益的结论与同行商榷.
作者：郑作亚卢秀山阳凡林ZHENG Zuo-ya LU Xiu-shan YANG Fan-lin 作者单位：郑作亚,ZHENG Zuo-ya(中国测绘科学研究院,大地测量与地球动力学研究所,北京,100039;海岛,礁,测绘技术国家测绘局重点实验室,山东青岛,266510;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东,青岛,266510)
卢秀山,阳凡林,LU Xiu-shan,YANG Fan-lin(海岛,礁,测绘技术国家测绘局重点实验室,山东青岛,266510;山东科技大学测绘科学与工程学院,山东,青岛,266510)
刊名：测绘科学ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)：2009 34(6) 分类号：P228 关键词：IGS 超快星历 GPS钟差预报线性模型 IGS ultra-rapid ephemeris GPS clock error prediction linear model。
第３６卷第１２期 ２０１６年１２月 大地测量与地球动力学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ Ｖｏｌ＿３６ Ｎｏ．１２
Ｄｅｅ．，２Ｏ１６
文章编号：１６７１—５９４２（２０１６）０１２—１０７８—０５
一种顾及钟差周期误差和随机特性的 卫星钟差预报方法
孙大双 吕志平 王宇谱 李柏地 王 宁 １ 信息工程大学地理空间信息学院，郑州市科学大道６２号，４５０００１ ２解放军７８０９２部队，成都市，６１００００
摘要：提出一种顾及钟差周期误差和随机特性的卫星钟差预报方法。首先通过比较二次多项式加１、２、３、４ 个主要周期误差的模型，取其优者求得钟差预报的拟合值；然后针对拟合残差值的随机特性采用灰色模型进 行建模，求得拟合值残差预报值；最后，将其与之前求得的预报值相结合得到最终的钟差预报值。采用ＩＧＳ 的１５ ｒａｉｎ精密钟差数据进行实验，结果表明，在短期预报中，加２个主要周期误差的模型预报性能最好，并且 新模型的预报精度优于常用算法。 关键词：二次多项式模型；灰色模型；周期误差；卫星钟差；随机特性 中图分类号：Ｐ２２８ 文献标识码：Ａ
目前，ＩＧＳ提供的精密钟差产品精度约０．１ ｎｓ，但实时性较差；而广播星历和快速钟差预报产 品的精度不高，无法满足高精度定位的要求［】 ］。 研究表明，原子钟的频率总波动是多种不同噪声 的线性组合ｌ＿３ ］，因此建立精确的原子钟运行模型 非常困难。很多学者构造了不同的模型以及各种 组合模型进行钟差预报研究ｎ ］。其中，二次多 项式模型（ＱＰ模型）和灰色模型（ＧＭ模型）是最 常用的预报模型，但这两种方法都仅仅研究了钟 差趋势项函数模型。虽然考虑周期误差的二次 多项式模型预报效果较好，但没有考虑随机项 对钟差预报的影响。 本文基于二次多项式模型和灰色模型，提出 一种顾及钟差周期误差和随机特性的卫星钟差 预报方法。首先比较４种二次多项式加不同主 要周期误差的模型，取其优者求得钟差预报的 拟合值；然后针对拟合残差值的随机特性采用 灰色模型进行建模，求得拟合值残差预报值；最 后将其与二次多项式加主要周期误差模型求得 的钟差预报值相结合，得到最终的钟差预报值。 利用ＩＧＳ官方网站的１５ ｍｉｎ精密钟差数据进行 短期钟差预报，比较不同算法的预报精度并得 出相应结论。 １ 原 理 钟差预报的二次多项式模型误差方程为＿１ ： Ｌ 一ａｏ＋ａｌ（ｔ —ｔｏ）＋ａ ２（ｔ 一￡ｏ） ＋ （１） 式中，Ｌ 为历元时刻ｔ 的卫星钟差， 、ａ 、ａ 分别 为参考时刻ｔ。的卫星钟差、钟速和卫星钟的频漂， △为模型残差。根据最小二乘原理，当钟差数据多 于３个时，可解算得到未知参数的最或然值。 在钟差拟合预报中，除考虑钟差的趋势项，还 应考虑其周期变化特性。附加周期误差的二次多 项式模型为： Ｌ —ａｏ＋口１（￡ 一ｔｏ）＋ａ２（ｔ 一ｔ０） ＋ 三 Ａ ｓｉｎ［－２ｎｆｋ（ｔｌ—ｔｏ）＋ ］＋△ （２）
精密GPS卫星钟差加密方法的比较研究
王波;张书毕
【期刊名称】《测绘》
【年(卷),期】2008(031)004
【摘要】影响GPS高精度定位和低轨卫星高精度定轨等的一个重要因素就是卫星钟差,本文具体分析、比较了采用不同多项式内插来加密GPS精密卫星钟差的方法,并对德国GFZ(Geo Forschungs Zentrum)数据处理中心提供的精密卫星钟差进行处理,通过blATLAB编程计算后,比较了不同加密方法处理的精密卫星钟差的结果,得出了一些有益的结论.
【总页数】3页(P156-157,189)
【作者】王波;张书毕
【作者单位】中国矿业大学环境与测绘学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学环境与测绘学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.星载GPS定轨中精密GPS卫星钟差的改正和应用 [J], 季善标;朱文耀
2.几种精密卫星钟差加密方法的比较与分析 [J], 张清华;隋立芬;牟忠凯
3.实时GPS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位 [J], 潘宗鹏;柴洪洲;董冰泉;刘鸣;王华润
4.GPS实时精密卫星钟差估计及其精度分析 [J], 龚婷婷
5.精密卫星钟差加密方法及其对星载GPS低轨卫星定轨精度影响 [J], 韩保民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GPS影响因素与精度分析方法介绍GPS（全球定位系统）作为一种基于卫星定位的技术，已经广泛应用于我们的日常生活中。
无论是导航、地图、物流还是天气预报，GPS都发挥着重要的作用。
然而，要保证GPS定位的精度，有许多因素会对其进行影响。
本文将介绍GPS的影响因素以及一些常用的精度分析方法。
首先，GPS的精度受到卫星几何分布的影响。
GPS系统目前由约30颗工作卫星组成，它们以不同的轨道高度和倾角绕地球运行。
当使用GPS定位时，接收器需要同时收到至少4颗卫星的信号才能进行位置计算。
然而，如果卫星分布不均匀或接收器所处的地理位置不利于接收到足够的卫星信号，将会影响到GPS的精度。
其次，大气层对GPS定位的精度也有显著影响。
GPS信号在穿过大气层时会发生折射、散射和延迟等现象，从而导致信号传播路径发生变化。
这些大气层误差会导致GPS定位误差增大，尤其是在天气恶劣、大气湿度高的情况下。
为了减小大气层误差对GPS精度的影响，常常需要进行大气层校正。
此外，观测误差也是影响GPS精度的一个重要因素。
观测误差包括接收器误差、钟差误差和多径效应。
接收器误差通常由于接收器硬件和信号处理算法的精度限制而产生。
钟差误差是指卫星和接收器钟表之间的时间误差。
多径效应是指GPS信号在传播过程中遇到建筑物、地面等物体后发生反射，从而导致接收器收到来自不同路径的多个信号，造成定位误差。
针对以上影响因素，有一些常用的方法可以用来分析和改善GPS的精度。
首先是精度评估方法。
精度评估方法是评估GPS测量结果与真实位置之间的差异，并给出相应的误差估计。
通过统计分析GPS定位点的分布、计算定位点的标准差等指标，可以评估GPS定位的精度。
例如，通过统计法可以计算出位置误差的均值、方差和置信区间，从而得到对GPS定位精度的评估。
其次是差分定位方法。
差分定位方法是通过对比测量站和已知位置的基准站之间的差异，来消除定位误差和提高精度的一种方法。
差分定位可以利用多个接收器同时接收卫星信号，并在基准站上对接收到的信号进行精确的测量。
基于新陈代谢灰色模型的实时GPS卫星钟差预报研究郭瑞雪;易梅;高雅萍【摘要】实时GPS卫星钟差的可靠性预报是GPS实现实时精密单点定位的关键技术之一.传统的GM(1,1)模型不能及时更新新息数据,致使计算结果精度较差.本文首先介绍了常用的几个钟差模型,并利用新陈代谢GM(1,1)模型,与常用的二次多项式模型进行了对比.通过自编程序,依据某一IGS跟踪站实测的精密卫星星历数据,进行了实时的GPS卫星钟差预报,并与IGS事后精密钟差进行了比较.实验结果表明,基于该新陈代谢GM(1,1)模型估计的卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好的有效性和一致性,这为实时GPS动态精密单点定位提供较高精度的卫星钟差产品.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P22-26)【关键词】新陈代谢;灰色模型;实时钟差;精密单点定位【作者】郭瑞雪;易梅;高雅萍【作者单位】成都理工大学,四川成都610059;成都理工大学,四川成都610059;成都理工大学,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】P228.4在GPS定位过程中，影响定位精度的误差来源主要分为三种，即与用户接收机设备有关的误差如接收机天线偏心误差等，与信号传播过程有关的误差如电离层延迟、对流层延迟等和与卫星星座有关的误差如轨道误差等。
在所有这些误差影响中，大部分误差如电离层误差、对流层误差、天线相位中心改正、相对论效应等可以通过模型改正改正予以消除。
通过差分计算，我们可以将消除卫星钟差，但会留有残差。
而很小的卫星钟差残差对精密单点定位也会产生很大的影响，例如，钟差残差在几纳秒左右，对于精密单点定定位也会造成十几米甚至更大的影响。
因此，卫星钟差不能只是简单的通过双差进行消去，最好的方法就是将其模型化。
卫星原子钟的随机特性表现为多种幂律噪声的叠加，具有明显的非线性特征。
目前，IGS提供的IGU预报钟差的精度为3ns，无法满足实时精密单点定位的精度要求，实时且精度高的卫星钟差已显得尤为重要，也是完成实时精密单点定位必须要解决的难题之一。
几种GPS 卫星钟差预报方法比较及精度分析摘 要精密单点定位技术在高精度的坐标框架维持、地球动力学研究及区域性或全球性的科学考察及低轨卫星定轨、海陆空间导航等动态应用方面都有不可估量的前景。
但是IGS 现在还不能提供实时和外推的精密卫星钟差，GPS 卫星钟差仍然是实现PPP 技术实时应用的瓶颈问题，制约了实时PPP 技术的应用。
本文分别利用二次多项式模型、灰色模型和线性模型进行了大量卫星钟差资料分析，分析总结了它们的优点与不足，为GPS 卫星钟差预报研究提供借鉴与参考。
关键词：GPS 精密单点定位 卫星钟差预报 灰色模型 二次多项式模型 线性模型Comparison and Precision Analysis of Several GPS Satellite Clock Bias Prediction MethodsABSTRACTPrecise Point Positioning(PPP) is very important in keeping high precise coordinates frame, geodynamics research, local or global scientific expedition, LEO orbit determination and spatial navigation and so on. GPS satellite clock bias(SCB) is an obstacle to PPP applications because that IGS can not offer realtime and extrapolation precise SCB. We analyze SCB and its prediction with quadratic polynomial model, grey model, and linear model, respectively, and conclude their merits and shortcoming, it offers a new idea and reference for GPS SCB prediction.Keywords: GPS; Precise point positioning; Satellite Clock Bias Prediction; Grey Model; Quadratic Polynomial Model; Linear Model1. 引言在GPS 定位中，影响定位精度的主要误差来源可分为三类，即与GPS 卫星有关的误差、与信号传播有关的误差和与用户接收设备有关的误差。
在所有这些误差影响中，电离层延时的影响、地球自转参数、天线相位中心改正、相对论效应等误差源可以模型化予以扣除。
于是，只要给定卫星的轨道和精密钟差，采用精密的观测模型，就能像伪距一样，单站计算出接收机的精确位置、钟差、模糊度以及对流层延时参数。
根据PPP 技术的要求，定位中需要系统提供卫星的精密轨道和钟差。
目前，国际GPS 服务组织（IGS ）的几个数据分析中心具备这个能力提供卫星的精密轨道和钟差，但是，这些都是后处理结果。
根据IGS 的产品报告，IGS 提供的卫星最终产品，轨道精度能够达到5cm ，卫星钟差的精度优于0.1ns ，这种精度的卫星钟差和轨道，完全能够满足厘米级精度的定位要求，但是这个产品要13天后才能获取，不能满足实时单点定位的要求。
近10年，由于IGS 的努力，GPS 卫星预报轨道的精度已经达到1-2米，预报轨道的时间也由24h 预报缩短到3h 预报，卫星轨道的精度已经能够满足一般定位的要求。
但是由于星载GPS 原子钟频率高，非常敏感，极易受到外界及其本身因素的影响，从而很难掌握其复杂细致的变化规律，IGS 现在还不能提供实时和外推的精密卫星钟差，精密的卫星钟差仍然是PPP 技术实时应用瓶颈，制约了实时PPP 技术的应用。
本文分别利用二次多项式模型、灰色模型和线性模型进行了大量卫星钟差资料分析，分析总结了它们的优点与不足，为GPS 卫星钟差及其预报研究提供借鉴与参考。
2. 二次多项式模型目前，已经有许多学者和专家深入研究了提高卫星钟差预报精度的方法，并且取得了一些成果，JPL 已经可以提供s 30的卫星钟差产品，现在常用的钟差预报模型主要有：线性模型、二阶多项式模型和高阶多项式模型，大多使用最小二乘法来估计多项式系数，其中又以二阶多项式最为常用，即⎰+∆+∆+=∆st t SV dt t f t a t a a t 0)(2210 21t t t ≤∆≤ （1）其中，0t t t s -=∆，SV t ∆为s t 时刻GPS 卫星钟差，0a 为参考时刻0t 时的卫星钟差；1a 为参考时刻0t 时的卫星钟速；2a 为参考时刻0t 时的卫星钟漂移率；⎰st t dt t f 0)(是由于频率的随机误差而引起的一种随机钟差，只能通过钟的稳定度来描述其统计特性，无法知道其具体数值；0t 表示星历表参考时刻，t 为当前历元时刻，()21,t t 为钟差二次多项式拟合的有效区间，主要取决于钟的稳定性，该有效区间选择图1. PRN1卫星二次多项式预报残差 Fig.1 Prediction difference of PRN-1 with QP从式（1）和图1可以看出，利用二次多项式进行卫星钟差预报存在一定的局限性，卫星钟差SVt ∆是时间函数，其误差积累会随着预报时间的延长而增大（注：所有预报或拟合资料都与IGS 精密钟差比较，下同）。
另外，最小二乘法多项式模型易受多项式拟合的阶数和已知（观测）数据的个数等人为因素的影响。
IGS 的超快预报星历是由8个数据处理中心各自算法（不同模型）基础上加权平均得到的，其中也包括二次多项式模型。
图2利用7日的二次多项式拟合模型对8日的钟差预报Fig.2 Predicting 8th SCB according to quadratic polynomial model fitted from 7th Dec. 2004图2 为利用前一天的卫星钟差资料拟合的二次多项式模型系数预报后一天的卫星钟差情况，从图2可以看出，当天的拟合精度比较高，但是利用前一天的资料拟合所得的二次多项式模型预报后一天的卫星钟差，精度随着预报时间的增加而降低，有两方面的原因，一方面说明GPS 卫星钟差具有较强的随机性；另一方面进一步说明二次多项式预报模型的局限性，其误差积累会随着预报时间的延长而增大。
3. 线性模型（3.1）利用前一天钟差观测资料对后一天预报的情况图3 利用7日的线性拟合模型对8日的钟差预报Fig.3 Predicting 8th SCB according to linear model fitted from 7th Dec. 2004 图3为利用7日的卫星资料线性拟合模型系数对8日的钟差进行预报，从图中可以看出，线性拟合精度比二次多项式拟合精度略低，但是利用前一天的拟合系数对后一天进行预报，线性预报精度略优于二次多项式模型。
（3.2）分别利用前两天观测资料预报第三天钟差精度分析图4 PRN-1（左）和PRN-4（右）卫星钟差分别用第一天和第二天预报第三天的钟差情况图中，ultra表示超快卫星钟差预报值；polyfit表示线性拟合；case A表示用第一天的线性模型预报第三天的情况；case B表示用第二天的线性模型预报第三天的情况；case C表示用前两天资料所得模型预报第三天的情况，从图中可以看出，线性拟合的精度均高于超快卫星钟差预报精度，且相对比较稳定，对于三种不同的预报方案而言，caseA预报精度高于caseC，caseC的预报精度略高于caseB的情况。
4.灰色模型我们发现，星载GPS原子钟频率高，非常敏感，极易受到外界及其本身因素的影响，从而很难掌握其复杂细致的变化规律，这些属性比较符合灰色系统理论的特点。
因此，我们考虑将钟差的变化过程看作一个灰色系统。
灰色预测系统是我国邓聚龙教授20世纪80年代首次提出的一个新的信息处理方法[1]。
灰色系统[2, 3]是指部分信息已知，部分信息未知的预测系统，即信息不完全确知的系统。
信息完全状态为“白色”，信息缺乏状态为“黑色”。
它是以灰色模块为基础，通过对原始数据实行累加或累减生成新的数据序列，然后对生成的新的数据序列进行建模，它不用随机变量的概念，只把它看作在一定范围内变化的灰色量。
而且，它不需要大样本的原始数据，只需要少量的已知数据（只要原始数列有4个以上数据）就可以建立灰色模型，减少了要使用的数据量，提高了建模速度。
本文利用修正的GM(1,1)模型进行GPS 卫星钟差实时预报的研究。
我国赵云胜[4]等人在20世纪90年代将灰色系统引入地学研究中，取得一系列重要成果，焦文海[5, 6]等人将灰色预测模型引入导航卫星的长期钟差预报研究中，得到较好的效果。
但是进一步研究表明：经典灰色模型在卫星钟差短期预报中存在一些局限性。
在探讨二阶多项式和经典灰色模型卫星钟差预报局限性基础上，提出了利用改进的GM(1,1)灰色模型实时预报GPS 卫星钟差的研究，（4.1）传统灰色模型的局限性图5. 不同模型指数系数得到的预报结果Figure 5 SCB predictions with different exponent coefficient (EC)图5中，为2006年7月30日PRN23卫星钟差资料，采样间隔为30秒，利用30个初始历元作为初始观测资料进行钟差预报，左图是指数M 系数为1的钟差预报情况，与IGS 精密产品比较，误差达到25ns ，而右图指数M 系数不为1（为-17）的钟差预报情况，与IGS 精密产品比较，误差仅为1~2ns 。
因此，从图中可以看出，不同的模型指数系数对预报精度有很大的影响，而且，把模型指数系数固定一个常量将会带来很大的误差，甚至是错误的。
（4.2）改进的灰色模型从上面的分析，可以看出灰色模型指数系数为1时对GPS 卫星钟差预报并非最佳，因此，我们在传统灰色模型基础上，引入一个指数系数变量λ，对传统灰色模型进行了改进，改进的灰色模型为：)1()1()(ˆ)1()0()0(a p k a e e a b x p k x-⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+-+⋅⋅-λ （1） 为了研究不同卫星钟差类型情况下的指数系数，可以得到指数系数变量λ的一般表达式：())1(1)1()(ˆlog)0()0(-+⋅-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=p k a e a b x p k xaλ （2） 值得注意的是，不同卫星不同时刻其钟差变化不尽相同，预报模型的指数系数也不相同，但能反映出一定的趋势与取值范围，见文献[7]或本文（4.3）部分。
