GNSS空间信号精度及卫星钟监测告警研究

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随着科技的进步,各国都在大力建设自己的卫星导航系统,我国的北斗三号全球卫星导航系统已经建成并投入使用,为了及时了解性能的变化情况需要对其实施监测评估,为后续性能的提升和完善提供宝贵的参考数据。本文对全球卫星导航系统的空间信号精度、卫星钟性能等方面进行了分析评估,另外对GPS的功率增强现象进行了研究,最后对已达到设计使用年限的BDS-2卫星钟的性能实施监测,及时向用户进行告警等方面展开了一系列工作,本文的主要研究内容如下:1.首先详细介绍了目前GNSS的基本信息和概况,对各卫星导航系统所使用的坐标系统和时间系统进了叙述,介绍了空间信号精度评估的基本原理,另外对伪距单点定位原理和精度因子等方面原理部分进行了介绍。2.对BDS、GPS、Galileo、GLONASS的广播星历精度从轨道、钟差、空间信号测距误差等方面的进行了分析,重点分析了BDS-3的精度,结果表明BDS-3性能显著优于BDS-2,BDS-3SISRE均值与GPS精度相当,Galileo精度最优,GLONASS精度最差,均值达到了2.33m;GPS功率增强方面对不同测站的信噪比增强值和增强区域进行了研究,对单点定位精度进行了分析。3.随着BDS-3的全面组网完成,其原子钟的性能表现备受关注,通过选取组网完成后一年的事后精密钟差数据对BDS-3和GPS、Galileo、GLONASS的卫星钟性能进行了深入研究,以月为单位分析了一年性能的变化情况,结果表明BDS-3的铷钟准确度处于2.62×10-13~2.54×10-11之间,氢钟处于1.64×10-14~6.77×10-11之间,BDS-3氢钟的漂移率显著优于铷钟,天稳定度方面BDS-3多数氢钟可达到10-15量级,BDS-3天稳的平均值最优,其次是GPS、BDS-2、Galileo和GLONASS。4.通过BNC接收到的实时改正数和广播星历文件恢复出了高精度的精密钟差文件,通过对恢复得到的钟差文件来分析卫星钟的性能,并且通过建立二次多项式模型,来获得钟差的拟合残差,通过拟合残差值来对卫星钟的在轨性能进行监测,及时向用户播发告警信息。
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