广播星历轨道误差的探讨及其对定位精度影响的分析_龙文彦
基于位置观测的北斗广播星历速度精度分析
基于位置观测的北斗广播星历速度精度分析常志巧;胡小工;时鑫;栗靖;马勇波;董文丽;邵佳妮【期刊名称】《空间科学学报》【年(卷),期】2018(038)004【摘要】利用广播星历计算导航卫星的速度向量是GNSS高精度实时测速的必要条件.本文分析了仅以卫星位置向量为观测量的北斗广播星历的速度计算精度.从广播星历拟合过程出发,推导了北斗18参数模型的速度向量计算公式.基于北斗13颗在轨卫星一年的实际轨道数据,分析了全年广播星历计算卫星速度向量的精度.结果表明,利用18参数模型计算的速度误差最大在10-4m.S--1量级;在相同拟合时段条件下,地球静止轨道(GEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的速度精度相当,高于中圆地球轨道(MEO)卫星.通过对位置残差序列分析,得出位置残差误差较小且变化趋势平稳是广播星历计算速度精度较高的原因.分析和计算结果验证了仅用位置观测量拟合北斗广播星历算法的有效性.【总页数】7页(P553-559)【作者】常志巧;胡小工;时鑫;栗靖;马勇波;董文丽;邵佳妮【作者单位】北京卫星导航中心北京100094;中国科学院上海天文台上海200030;北京卫星导航中心北京100094;北京卫星导航中心北京100094;北京卫星导航中心北京100094;中国科学院上海天文台上海200030;北京卫星导航中心北京100094【正文语种】中文【中图分类】V474;P208【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.基于卫星位置与速度的北斗卫星广播星历拟合 [J], 王解先;王君刚;陈俊平3.GPS广播星历位置、速度和钟差精度分析 [J], 王霞迎;秘金钟;张德成;李兵4.由广播星历解算卫星位置、速度及精度分析 [J], 刘伟平;郝金明;李作虎5.基于广播星历的北斗绝对位置基准建立与精度分析 [J], 康艳超; 王乐; 谢威; 黄观文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GPS卫星广播星历轨道误差突变性分析
Ｔ （ ）一 ２Ｔ￣ （ ） —Ｔ （） ≤ ， ｒ ｒ － ｒ — ， ｒ ；ｆ ｆ １ ≥ ２ １ ２ ｒ
（） ３
下 面将叙 述如 何求 解切 比雪夫 多项 式系数 。为 了便 于 说 明后 续 步 骤 ， 以 Ｘ 坐标 分 量 为例 说 明 。 仅 根据 广播 星历 文件 提供 的开谱 勒轨道 参 数和摄 动改
０
Ｚ （一 ） ， Ｅ Ｅ ， ＋△ ］ ＇ － 一 一１ ｔ 。 ｔ ｔ ｏ
（） １
则 卫 星坐标 Ｘ ， ， 的切 比雪夫 多项 式为 ： ｙ Ｚ
发布 的星历 信息 ， 轨 道 精 度 可达 厘 米 级 。广播 星 其 历则是 通过 接收机 接 收卫 星发 射 的含有 轨道信 息 的
１ 引 言
Ｇ Ｓ卫 星 的星 历 按 照 精 度 可 分 为 精 密 星 历 和 Ｐ 广 播星历 。许多 国际机 构 提 供 精 密星 历 服 务 ， 中 其 国际 ＧＮＳ Ｓ地球 动力 学服务 机 构 （ＧＳ 通过 Ｅ。 ｔ 。 变换 成 ｒ 一１ ＋１ ： Ｅ［ ， ］
正 参数计 算 （ 一１ ２ ３ 尼 ， ， …ｍ， ≥ ＋ １ 为选定 ｍ ，
的过 程 。因此 ， 可将 卫星星 历表示 为 时间 的函数 ， 也 就是 将一 定 时 间 间 隔 的 卫 星 坐 标 用 多 项 式 进 行 拟 合， 以便在 需要计 算任 意时 刻卫 星位置 时 ， 高计算 提 效率 。对 比各种 多项 式 的拟 合 ， 想达 到 厘 米级 的 要 精度 ， 比雪夫 多项式 （ 切 一般 阶数 高于 １ ２阶 ） 的拟合
这对 如何 削弱广播 星历 的轨道 误 差 ， 高导航 与定位 精度 是十 分有 益的 。 提
从广播星历计算卫星位置
从广播星历计算卫星位置： 1. 计算卫星运动的平均角速度n首先根据广播星历中给出的参数A 计算出参考时刻TOE 的平均角速度0n ：30)(A GM n =，式中，GM 为万有引力常数G 与地球总质量M 之积。
然后根据广播星历中给出的摄动参数n ∆计算观测时刻卫星的平均角速度n ：n n n ∆+=0。
2. 计算观测瞬间卫星的平近点角M :)(0TOE t n M M -+=式中，0M 为参考时刻TOE 时的平近点角，由广播星历给出。
3. 计算偏近点角E ：E e M E sin +=解上述方程可用迭代法或微分方程改正法。
4. 计算真近点角f⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--=--=E e E e f Ee e Ef cos 1sin 1sin cos 1cos cos 2式中，e 为卫星轨道的偏心率，由广播星历给出。
5. 计算升交距角u '：f u +='ω式中，ω为近地点角距，由广播星历给出。
6. 计算摄动改正项i r u δδδ,,：广播星历中给出了下列6个摄动参数：is ic rs rc us uc C C C C C C ,,,,,，据此可以求出由于2J 项而引起的升交距角u 的摄动改正项u δ、卫星矢径r 的摄动改正项u δ和卫星轨道倾角i 的摄动改正项i δ。
计算公式如下：⎪⎩⎪⎨⎧'+'='+'='+'=u C u C u C u C u C u C is ic irs rc r us uc u 2sin 2cos 2sin 2cos 2sin 2cos δδδ 7. 计算0,,i r u ''进行摄动改正⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-++=+-=+'=+'=)()cos 1(0TOE t dt di i i E a r r u u i r r u δδδδ 式中：a 为卫星轨道的长半径，2)(A a =，0i 为TOE 时刻的轨道倾角，由广播星历中的开普勒六参数给出，dtdi为i 的变化率，由广播星历中的摄动九参数给出。
Galileo IOV卫星广播星历精度评估
Galileo IOV卫星广播星历精度评估尹晖;吴多;曾琪;张晓鸣;周晓庆;刘万科【摘要】介绍广播星历精度评估的基本原理与方法,在此基础上利用长达两年的广播星历数据分析比较Galileo现有IOV卫星的广播轨道精度、钟差精度以及整体精度SISRE的长期和短期变化趋势,结果表明,目前Galileo IOV卫星径向轨道精度优于0.5 m,切向精度优于1.8 m,法向精度优于1.5 m,略优于切向,钟差精度优于5 ns,SISRE优于1.3 m.从星历精度的长期变化趋势来看,Galileo广播星历精度随系统发展有一定的改善.%The basic accuracy assessment theory and method of broadcast ephemeris are introduced firstly. Then this paper analyzes and compares the short-term and long-term trends of the broadcast ephemeris accuracy,clock bias accuracy and SISRE accuracy of Galileo existing IOV satellites with two-year-long broadcast ephemeris data based on the method.The results show that,now the accuracy of radial orbit of Galileo IOV satellites is better than 0.5m,the tangential one is better than 1.8 m and the normal one is better than 1.5 m which is better than tangential-direction slightly.Meanwhile,the RMS of clock bias is less than 5 ns,and the accuracy of SISRE value is better than 1.3 m.In addition,the long-term trend of Galileo broadcast ephemeris accuracy indicates that the accuracy of Galileo satellites broadcast ephemeris has been improved with the development of Galileo system.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2017(026)004【总页数】6页(P1-5,11)【关键词】Galileo;广播星历;精度评估;轨道误差;钟差【作者】尹晖;吴多;曾琪;张晓鸣;周晓庆;刘万科【作者单位】武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079;地球空间信息技术协同创新中心,湖北武汉 430079;武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079;武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079;武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079;武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079;武汉大学测绘学院,湖北武汉 430079【正文语种】中文【中图分类】P228Galileo系统是欧洲自主独立的全球多模式卫星导航定位系统，可以提供高精度、高可靠的导航定位服务，目前太空已有6颗正式的Galileo卫星，4颗IOV卫星和2颗于2015-03新发射的FOC卫星，可以组成网络初步发挥地面精确定位功能[1]。
如何进行卫星定位技术的误差分析和纠正
如何进行卫星定位技术的误差分析和纠正卫星定位技术的误差分析和纠正导语：卫星定位技术在现代社会中扮演着重要的角色，它广泛应用于导航、气象、农业、测绘等领域。
然而，由于各种因素的干扰，卫星定位技术存在着一定的误差。
本文将探讨卫星定位技术的误差分析和纠正方法，以提高定位精度。
一、误差来源分析卫星定位技术的误差来源众多，其中包括系统误差和随机误差两大类。
1.系统误差系统误差主要由卫星定位系统的硬件和软件等因素引起。
比如，卫星时钟的不准确、卫星轨道预测的误差、接收机的频率漂移等都会导致系统误差。
此外，传播介质（如大气、电离层）对信号传输的影响也是系统误差的一个重要来源。
2.随机误差随机误差受周围环境和测量条件的影响，其误差大小不确定且随机分布。
例如，电离层中电子密度的不均匀分布、多径效应、接收机的噪声等都会产生随机误差。
二、误差分析方法为了准确分析卫星定位技术中的误差，需要使用一系列的分析方法和数学模型。
1.差分定位法差分定位法是一种常用的误差分析方法，它利用两个或多个接收机同时观测到相同卫星信号的差分测量值进行误差分析。
通过对比差分测量值与真实测量值的差异，可以消除或减小大部分系统误差和一些随机误差，从而提高定位精度。
2.轨道拟合方法轨道拟合方法用于分析和纠正卫星轨道预测误差对定位结果的影响。
通过对实际卫星轨道数据进行拟合和预测，可以减小定位过程中由于轨道预测误差引起的定位偏差。
3.电离层延迟校正电离层是卫星定位中一个重要的误差源，电离层的折射作用会使接收机接收到的信号路径长度发生变化，从而引起定位误差。
为了减小电离层的影响，可以通过利用双频接收机接收信号，并根据不同频率信号的相位差来估计电离层延迟，进而进行校正。
三、误差纠正方法在进行误差纠正时，需要根据具体的误差来源采取相应的纠正措施。
1.系统误差纠正对于系统误差，可以通过接收机的定位参数设置和初始对准操作来进行纠正。
例如，调整接收机的钟差参数、改进卫星轨道预测算法、使用更精确的测量设备等都可以减小系统误差。
不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析
第19卷第3期 测 绘 工 程 V ol.19l .32010年6月 ENGINEERING OFSU RVEYING AND MA PPING Jun.,2010不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析李勇军,丁士俊(武汉大学测绘学院,湖北武汉430079)摘 要:在单点定位中,卫星星历误差对解算结果影响较大。
文中介绍普通单点定位及精密单点定位的数学模型,通过广播星历及精密星历数据的解算,分析星历精度对单点定位的影响。
计算结果表明,使用超快星历代替最终精密进行精密单点定位是可行的。
关键词:G PS;卫星星历;单点定位;精度分析中图分类号:P 228.4 文献标志码:A 文章编号:1006-7949(2010)03-0017-03Accuracy analysis of the effect of GPS satelliteephemeris to static point positioningLI Yong -jun,DING Sh-i jun(Scho ol o f Geo desy and G eomatics ,W uhan U niver sity,Wuhan 430079,China)Abstract:Ephemeris o f GPS satellite is one of the main factors that affects on the accuracy of single point positio ning.T his paper intr oduces the m athematical models o f com mon sing le -point positioning and pr ecise point positioning.T he accuracy o f the point positioning and the precise positio ning w ith the broadcast e -phem er is and the precise ephem eris ar e analy zed by using actual data.T he results show the feasibility of u -sing ultra -precision ephemeris instead of the final ephemeris to achiev e the requir em ents o f precise point positio n is o btained.Key words:GPS;ephem er is;point positioning ;precision analysis 收稿日期:2009-08-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(40604001)作者简介:李勇军(1984-),男,硕士研究生.单点定位,也称为绝对定位,是根据卫星星历以及1台GPS 接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法。
基于GPS广播星历的卫星位置拟合精度分析
ｍ＝ ， ± ＝√
ｍ一 ±／ ． 匦
式 中 １为检核 点 的数 目。 ＂ ｌ
点位 中误 差 为
＝＝＝
（ ８ ）
利 用 ４ ：Ｏ 的 广 播 星 历 轨 道 参 数 计 算 从 ０ ３： ０ ０ ～５： ０每 隔 １ ｎ的卫 星坐 标 作 为 拟合 点 ０ ０ｍｉ 坐标 ， １ 拟 合 点 ， 后 在 该 时段 内每 ２ｍｉ 共 ３个 然 ｎ取
万 亚 豪 ， 书毕 ， 东 阳 张 侯
（ 国矿 业 大 学 环 境 与 测 绘 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 江 ２０ ８
摘 要 ： 在通过广播星历求解卫星坐标时 ， 利用切 比雪夫 多项式拟 合卫星位 置提高计算 的效率 。介绍切 比雪夫多项 式拟合 的原理 ， 通过算例分析用切 比雪夫多项式拟合卫星位置 的精度 ， 并研究多项 式阶数 以及 拟合点时 间间隔对拟 合精度 的影 响。结果表 明， 在一定范 围内， 多项式 的阶数越高 ， 拟合精度越高 ， 拟合点 时间间隔越短 ， 拟合精度越高 。 关键 词 ： 广播星历 ； 比雪夫 多项式 ； 切 卫星位置 ； 拟合精度
ｆｔｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｐ ｏ ｅｔ ｅｃ ｍｐ ｔ ｇ ｅ ｆｃｅ ｃ ．Ｔｈ ａ ｅ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｈ ｏ ｙ ｏ ｈ ｅ ｙ ｈ ｖ ｐ ｌ ｎ ｍ ｉｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｍ ｒ ｖ ｈ ｏ ｕ ｉ ｆｉｉ ｎ ｙ ｎ ｅｐ ｐ ｒｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｆｔ ｅＣｈ ｂ ｓ ｅ ｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｆｔｉ ｇ，ｔ ｅ ｎ ｌ ｓ ｄ ｔ ｅ ｆｔｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ Ｃｈ ｂ ｓ ｅ ｏ ｙ ｏ ｉ ｌ ｙ ｅ ａ ｌ ｓ ｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｎ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｉ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｅ ｙ ｈ ｖ ｐ ｌ ｎ ｍ ａ ｘ ｍｐ ｅ ，ａ ｄ ｄ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｔ ｂ ｉ ｆ ｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｏ ｉ ｌ ａ ｋ ｎ ｉ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｈ ｉｔ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｗｉｈ ａ ｎ ｌ ｎ ｅ ｆ ｐ ｌ ｎ ｍ ａ ｎ ｓａ ｄ ｔ ｎ ｅ ｖ ｌ ｎ ｔ ｅ ｆ ｉ ｃ ｕ ａ ｙ ｕ ｒ ｍ ｔｎ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｔ ｃ ｒ ａ ｎ ｒ ｎ ｅ ｈ ｉ ｈ ｒ ｔ ｅ ｐ ｌ ｎ ｍ ｉ ｌ ａ ｋ ，ｔ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｈ ｉｔ ｇ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔ ｒ ｔ ｅ ｔｍｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ｔ ｉ ａ ｇ ，ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｈ ｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｓ ｈ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｆ ｉ ； ｈ ｈ ｒ ｅ ｈ ｉ ｎ ｅ — ｒ ｔｎ
卫星导航系统的误差分析与校正
卫星导航系统的误差分析与校正在当今的科技时代，卫星导航系统已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
无论是出行导航、物流运输，还是地质勘探、农业生产等领域，都离不开卫星导航系统的精准定位服务。
然而，卫星导航系统并非完美无缺，其存在着一定的误差。
为了更好地利用卫星导航系统，提高定位精度，对其误差进行分析与校正就显得尤为重要。
卫星导航系统的误差来源多种多样，大致可以分为三类：与卫星相关的误差、与信号传播有关的误差以及与接收机相关的误差。
首先，与卫星相关的误差主要包括卫星星历误差和卫星钟误差。
卫星星历是描述卫星运行轨道的一组参数，由于卫星在太空中受到各种引力和非引力的影响，其实际运行轨道与预测的星历可能存在偏差，从而导致定位误差。
卫星钟误差则是由于卫星上的原子钟与地面标准时间存在差异而产生的。
尽管卫星钟的精度已经非常高，但微小的时间偏差在经过距离计算后仍可能导致较大的定位误差。
其次，信号传播过程中的误差也不可忽视。
电离层延迟是其中的一个重要因素。
当卫星信号穿过电离层时，电离层中的自由电子会使信号的传播速度发生变化，从而导致信号传播时间的测量出现误差。
对流层延迟同样会影响信号传播。
对流层中的水汽和大气压力的变化会使信号的传播路径发生弯曲，进而造成定位误差。
多路径效应也是常见的问题。
当卫星信号到达接收机时，可能会通过多条不同的路径，例如建筑物反射、水面反射等，这些不同路径的信号相互叠加，会干扰接收机对主信号的准确测量。
最后，接收机自身也可能引入误差。
接收机的钟差就是一个例子，接收机内部的时钟与卫星钟不同步，会导致时间测量的误差。
此外，接收机的位置误差、天线相位中心偏差等也会对定位结果产生影响。
为了减小这些误差，提高卫星导航系统的定位精度，科学家们采取了一系列的校正方法。
针对卫星星历误差和卫星钟误差，地面控制站会对卫星进行持续监测，并通过上传修正参数来对卫星的轨道和时钟进行修正。
同时，利用多个地面监测站组成的监测网，可以更加精确地确定卫星的位置和时钟偏差，从而提高星历和钟差的精度。