glonass衛(wèi)星廣播星歷精度分析

1、第3 1 卷第 1 期 2011年 2月大 地 測 量 與 地 球 動(dòng) 力 學(xué) J OUR NALOFGE OD ES Y ANDGE OD YNAMI C SVo l _ 3 1No ． 1F e b ． ． 2 0 l 1文章 編號 ： 1 6 7 1 — 5 9 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 1 - 0 0 6 8 - 0 4G L O N A S S衛(wèi)星 廣 播 星歷 精 度分 析 郭際明孟祥廣 李 宗華 聶兆 生’

2、1 ) 武漢大學(xué)測繪學(xué) 院， 武漢 4 3 0 0 7 9、I2 ) 武漢市城市規(guī)劃信息中心， 武漢 4 3 0 0 1 4II3 ) 中國地震局地震研究所， 武漢 4 3 0 0 7 1／摘 要 討論了對 G L O N A S S 衛(wèi)星廣播星歷進(jìn)行誤差分析采取的方案； 通過對 G L O N A S S 廣播星歷與 I A C分析中心精密星歷與鐘差產(chǎn)品的比較 ， 分析了連續(xù)兩周所 有健康 G L O N A S S衛(wèi)星 的廣 播星歷

3、軌 道及鐘 差的誤差 特性。分 析結(jié) 果表 明： 當(dāng)前 G L O N A S S廣播 星歷軌道誤差 的徑 向均方根誤差在 1i n以內(nèi)， 切 向均 方根誤 差在 6i n以 內(nèi)， 法 向 均方 根誤差在 4m以內(nèi)， G L O N A S S 鐘差誤 差均方根 誤差在 1 5B S以內(nèi)； 從空 間信號測距 誤差 ( S I S R E) 分析 ，G L O —N A S S 衛(wèi)星廣播星歷整體精度優(yōu)于 4 ． 5m 。關(guān)鍵詞 G L O

4、 N A S S ； 廣播星歷； 軌道； 鐘差； 精度分析 中 圖分 類號 ： P 2 2 8 ． 4 1文 獻(xiàn)標(biāo) 志碼 ： AACCURACY ANALYS I SOFGLONAS SS ATELLI TESBRoADCAS TEP HEM ERI SGu oJ i mi n g ¨。Me n gXi a n g g u a n g，L iZ o n g h u aa n dNi eZ h a o s h e n g’S

5、h o o lo fG e o d e s ya n dG e o m a t i c s ， W u h a nU n i v e r s i t y ， W u h a n4 3 0 0 7 9 、W u h a nU r b a nP l a n n i n gI n f o r m a t i o nC e n t e r ， W u h a n4 3 0 01 4II n s t i t u t eo fS e i s m o

6、 l o g y ，C E A，W u h a n4 3 0 0 7 1Ab s t r a c t0 nt h eb a s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fG L O N A S Ss a t e l l i t e s ， t h es c h e m ef o ra n a l y z i n gt h ee r r o ro fG L O —NAS Sb r o a d c

7、 a s te p h e me r i swa sd i s c u s s e d ． B yc o mp a r i n gwi t hI AC ’ sp r e c i s ee p h e me r i sa n dc l o c kp r o d u c t s ，t h eD e r f o r ma n c e0 fGL ONAS So r b i ta n dc l o c ke r r o ri nb r o a d

8、 c a s te p h e me r i sf 0 ra l lh e a l t h yGL ON AS Ss a t e l l i t e si nap e r i —o d0 f2w e e k swe r ea n a l y z e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eR MSo fr a d i a lo r b i te r r o ro fc u r r e n tGL

9、ONA S Sb r o a d c a s te —p h e me r i si s1 e s st h a n1me t e r ， t h et a n g e n t i a lo n ei sl e s st h a n6me t e r sa n dt h en o r ma lo n ei sl e s st h a n4me t e r s ．T h eR MSo fGL ONA S Sc l o c ke r r o

10、 ri nb r o a d c a s te p h e me r i si sl e s st h a n1 5n a n o s e c o n d s ． F r o m t h ea n a l y s i so fs i g n a l — i n —s p a c er a n g ee r r o r ．t h ew h o l ea c c u r a c yo fGL ONA S Ss a t e l l i t

11、e sb r o a d c a s te p h e me r isi sb e t t e rt h a n4 ． 5me t e r s ．Ke ywo r d s ： G L ON AS S：b r o a d c a s te p h e me r i s ；o r b i t ；c l o c kb i a s ；a c c u r a c ya n a l y s i s1薹廣播星歷具有實(shí)時(shí)性 、 易獲取等特點(diǎn) ， 這對導(dǎo)

12、航 對 G L O N A S S 廣 播 星歷精 度 的分析 則很 少。隨著 收稿 日期： 2 0 1 0 — 1 1 - 0 1基金項(xiàng) 目： 武漢市城市規(guī)劃信息 中心項(xiàng) 目作者簡介 ： 郭 際明， 男 ， 1 9 6 5 年生 ， 教授 ， 現(xiàn)主要從事衛(wèi)星定位技術(shù)及其應(yīng)用． E— m a i l ： j m g u o @s g g ． w h u ． e d u ． c n7 0大地 測量 與地球動(dòng)力學(xué) 8■ ． 一 ， 0=

13、 _寸— 7 _ 4 T ^一 + 、 r 一一 8一 ’昌 4。 - 4 。 乏 蕊強(qiáng)一，工 ≯8：? 一 ?鱉 4^ r囊簿 參 4_ ． - ．． i f “、． 一 ．車 ( c ) S l o t1 08?=：塞( f ) S l o t1 9圖 1不同軌道 面衛(wèi)星對應(yīng) 的單天廣播星歷軌道誤差 曲線 F i g ． 1B r o a d c a s te p h e me r i so r b i t a le r r

14、 o ro fs a t e l l i t e si nd i f f e r e n to r b i tp l a n e s3 ． 2 兩周 內(nèi)軌道 的精度變化統(tǒng)計(jì)分析 由于單天的誤差變化不能表現(xiàn)出相對更長期的周期變 化 ， 因此進(jìn) 一步計(jì) 算 了 G P S周為 15 6 5～l5 6 6 連續(xù) 兩周所 有 G L O N A S S衛(wèi) 星 的廣播 星歷 軌道 誤差， 限于篇幅， 僅給出 2 顆衛(wèi)星的廣播星歷軌道誤 差 曲線

15、( 圖 2 ) ， 圖 2中 R表示徑 向誤 差 ，表示 切 向 誤差 ， Ⅳ表示 法 向誤 差 。1 0宣 50賬 · 5． 1 O1 0呂50賬 - 5— 1 O01234567891 01 11 21 3l 4UT C， d( a ) S l o t 20123456789l Ol 11 21 3l 4UTc／ d( b ) S l o t1 3圖 2 兩 周 內(nèi)廣 播 星 歷 軌 道誤 差 曲線 F i g ． 2B

16、r o a d c a s te p h e me r iso r b i te r r o ri n2 - w e e kp e r io d從圖 2可以看 出， 廣播星歷軌道誤差在徑向與法向都存在周期性變化 ， 周期都大概為 1 2 個(gè)小時(shí) ，與 G L O N A S S 運(yùn)行周期大致相 同， 切 向方 向在兩周 時(shí)間內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯周期性變化。圖 3 為所有健康 G L O N A S S 衛(wèi)星連續(xù)兩周內(nèi)廣 播星歷軌道誤差在徑 向、

17、 切 向、 法 向上的均值與均方 根誤差 ( R M S ) 。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， G L O N A S S 廣播星歷 徑 向精度最好 ， 切向與法向誤差都比徑向大得多 ， 切 向精度最差 ， 從兩周內(nèi)各衛(wèi)星廣播星歷切 向誤差的 平均值統(tǒng)計(jì)來看 ， 切向誤差存在一個(gè)明顯 的系統(tǒng)誤 差 ， 這可能與定軌處理時(shí)的算法有關(guān) 。從平均值和 均方根兩方面來看 ， G L O N A S S廣播星歷的精度都在 6m以內(nèi)。G L O N A S S 廣

18、播星歷軌道誤差的徑向 R M Sl晏l． 3一- 4． 6V可’ 蕃1- 1 羈 1 ! 里一《_ _ _ _ _] ll蓉23781 Ol 1l 31 4l 51 71 8l 92 O21衛(wèi)星 號 ( a ) 平均值 露[ = =l匿[ 囊衛(wèi)星 號 ( b ) 均方根誤 差 圖 3 各衛(wèi)星廣播 星歷軌道誤差平均值與均方根誤差 F i g ． 3Me a ne r o ra n dMS Re ro ro fe a c hs a t

19、e l l i t e’ Sb r o a d —c a s to r b i te r r o ri nR a d i a l ， T a n g e n t i a la n dNo r ma ld i —r e c t i o ns在 1m以內(nèi)， 切向 R M S在 6m以內(nèi)， 法向 R M S 在 4m 以 內(nèi)。3 ． 3 兩周 內(nèi)鐘差的精度變化統(tǒng)計(jì)分析 在本文數(shù)據(jù)分析階段 ， G L O N A S S 衛(wèi)星上搭載的時(shí)鐘均為銫

20、原子鐘。但對衛(wèi)星鐘差誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析時(shí) ， 仍發(fā)現(xiàn)鐘差誤差特性分為兩類情況 ， 這可能是 由于衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)間段不同， 搭載的衛(wèi)星鐘 的性能 不斷優(yōu)化 的結(jié)果 。統(tǒng)計(jì)表 明， S l o t2 、 S l o t3 、 S l o t8 、S l o t1 3 、 S l o t1 9的衛(wèi)星鐘差誤差規(guī)律類似， S l o t7 、 S l o t1 0S l o t1 1S l o t1 4S l o t1 5S l o t1 7S l