CN110231037B - 一种附加钟差模型约束的gnss机动卫星定轨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，包括：1)获取测站观测数据；2)剔除机动后观测数据，对机动前和机动期间的弧段进行动力精密定轨解算；3)提取机动前卫星钟差、模糊度、机动期间接收机钟差、ZTD、系统间偏差参数估值；4)基于机动前卫星钟差估值建立钟差预报模型；5)固定接收机钟差、未发生周跳的模糊度、ZTD、ISB参数，附加钟差预报模型约束，对机动期间卫星轨道采用反向动态精密单点定位方法进行定轨解算；6)当前历元迭代求解机动卫星的位置参数，直至收敛，进行下一历元解算。本发明通过引入卫星钟差预报模型约束，能大幅削弱卫星轨道径向与卫星钟差的相关性，有效提高机动卫星的轨道径向定轨精度。

Description

一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法
技术领域
本发明属于全球导航卫星系统(GNSS)领域，具体涉及提升卫星机动期间定轨精度的技术。
背景技术
GNSS卫星的精密轨道是利用卫星进行导航定位应用等的先决条件。卫星在轨运行过程中由于受到摄动力的影响，会逐渐偏离其既定轨道，当偏离超过预设范围时需要对卫星施加机动推力使得卫星回到预设轨道。我国北斗二号卫星导航系统采用GEO/IGSO/MEO的混合星座布设模式，GEO卫星由于其静地特性，需要进行频繁的轨道机动以维持在空间的固定位置，其机动频率通常为每三到五周一次，北斗IGSO卫星每半年也会进行一次机动调整，另外北斗系统和GPS系统的MEO卫星机动频率为每年一次。针对机动期间GNSS卫星的精密定轨，主要有两种方法：一种是在动力学定轨中对机动力建模的动力学模型误差补偿法，这种方法的优点是可以获得机动前后连续的卫星轨道，缺点是机动力通常难以精确模型化，获得的机动期间卫星轨道精度一般在几十米量级，且机动前后作为一个连续的处理弧段将导致正常弧段的轨道精度因机动力模型误差影响而降低；另一种方法是机动期间采用运动学定轨方法，这种方法优点是机动期间卫星轨道仅由观测信息确定，不受机动力误差的影响，但是该方法精度受限于对卫星的几何观测条件，由于GNSS卫星为中高轨卫星，地面测站对卫星观测的几何构型较差，尤其是卫星径向和钟差存在较强的相关性，定轨精度难以满足导航定位的需求。
由上述分析，目前常用的GNSS卫星机动期间定轨方法难以获得较高精度的卫星轨道，使得机动卫星数据无法用于定位服务，特别是对于我国北斗卫星导航系统，GEO卫星频繁的轨道机动将严重影响系统服务的可用性。本发明提出了一种新的GNSS卫星机动期间定轨方法，将有效提高卫星机动期间定轨精度，并有助于机动后精密轨道的快速恢复。
发明内容
针对背景技术中存在的不足，考虑到全球导航卫星系统卫星都配备了日稳定性优于10-12的原子钟，并且卫星钟差不受轨道机动的影响，本发明提出了一种附加卫星钟差模型约束的机动卫星精密定轨方法，具体步骤描述如下：
步骤1，获取包含机动卫星观测数据的IGS/MGEX及其他观测网的全球分布的GNSS测站观测数据；
步骤2，对机动前和机动期间的弧段进行常规的多星融合动力学批处理精密定轨，在定轨计算时根据卫星的轨道机动时间，去掉该卫星轨道机动开始后的观测数据，使动力学定轨的参数估值不受该卫星轨道机动的影响，即机动期间接收机钟差、对流层延迟(ZTD)、系统间偏差(ISB)参数由其他非机动卫星的观测量确定；
步骤3，提取步骤2中估计的机动期间接收机钟差、ZTD、ISB参数及机动前的模糊度参数；
步骤4，基于机动前机动卫星的卫星钟差估值拟合钟差预报模型参数，预报生成机动期间该卫星钟差；
步骤5，将步骤4得到的机动期间ti时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程，并根据卫星钟差的预报精度函数确定虚拟观测方程的权；
步骤6，将机动期间的接收机钟差、ZTD、ISB和未发生跳变的模糊度参数固定为步骤3中提取的相应估计值，对步骤5的预报钟差虚拟观测方程进行加权，采用反向动态精密单点定位方法估计卫星位置、卫星钟差及发生跳变的模糊度，对卫星位置初值进行迭代计算与更新，直至收敛，即完成机动期间卫星精密轨道确定。
进一步的，步骤4的具体实现方式如下，
根据卫星广播星历判断卫星钟差是否存在跳变，当卫星钟差没有发生跳变时，采用式(1)模型对卫星钟差进行预报，即根据步骤2中机动前的卫星钟差估值拟合模型参数a0,a1,a2,ac和as，然后预报出机动期间的卫星钟差值，其中GPS铷钟(GPS,Rb)适用于二次项模型，GPS铯钟(GPS,Cs)和北斗卫星(BDS)适用于一次项模型；
Figure BDA0002071492280000021
其中，a0,a1,a2分别为钟偏、钟速和钟漂；A是振幅；T是星载原子钟主要周期项的周期，与轨道周期一致；
Figure BDA0002071492280000031
是初始相位；t是与参考时刻的时间间隔；ε(t)为模型误差。
进一步的，步骤4中机动期间ti时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程的表示为：
Figure BDA0002071492280000032
其中，
Figure BDA0002071492280000033
为ti时刻卫星钟差预报值；ts为ti时刻卫星钟差待估参数；vs为预报钟差误差。
进一步的，步骤4中确定预报钟差虚拟观测方程的权函数为：
Figure BDA0002071492280000034
其中τ＝ti-tref为预报时长，单位为s；tref是用于确定公式(1)模型系数的卫星钟差最后一个历元的时刻，即步骤2标记的机动时刻前一个解算历元对应的时间。
进一步的，步骤6的具体实现方式如下，
机动期间ti时刻测站对卫星的无电离层组合观测方程表示为：
Figure BDA0002071492280000035
其中，
Figure BDA0002071492280000036
和
Figure BDA0002071492280000037
分别为相位和伪距的无电离层组合观测值；||xr-xs||为卫地距；c为光速；ts，tr分别为卫星钟差和接收机钟差；
Figure BDA0002071492280000038
为接收机端北斗相对于GPS的系统间偏差；λLC和
Figure BDA0002071492280000039
分别为无电离层组合相位观测值的波长和模糊度；
Figure BDA00020714922800000310
和Zr分别为对流层湿分量投影函数及天顶对流层延迟(ZTD)；
Figure BDA00020714922800000311
和
Figure BDA00020714922800000312
分别为相位和伪距对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应各项误差改正量，可采用已有模型较为精确计算确定；
Figure BDA00020714922800000313
和
Figure BDA00020714922800000314
分别为无电离层相位和伪距组合观测值噪声；
测站坐标xr为已知值，将接收机钟差tr、
Figure BDA0002071492280000041
Zr ISB和未发生周跳的模糊度
Figure BDA0002071492280000042
固定为步骤3中提取的相应估计值，则式(4)的待估参数仅为卫星位置、卫星钟差及发生周跳的模糊度参数，同时引入步骤5的预报钟差虚拟观测方程并采用式(3)的权函数，则ti时刻的误差方程可表示为：
Figure BDA0002071492280000043
其中
Figure BDA0002071492280000044
分别为相位和伪距观测方程对应的OMC(观测量减计算量)；
Figure BDA0002071492280000045
为预报钟差值，ts为卫星钟差待估参数；
Figure BDA0002071492280000046
为从测站至卫星初值
Figure BDA0002071492280000047
的方向余弦，
Figure BDA0002071492280000048
Δxs为卫星位置改正值；
Figure BDA0002071492280000049
为发生周跳的模糊度参数，采用最小二乘方法对误差方程(5)进行迭代解算直至收敛，则进入下一历元计算直至完成整个机动时段的定轨解算。
本发明的有益效果是：采用反向动态精密单点定位方法能够避免GNSS卫星轨道机动力模型误差对卫星精密轨道确定的影响，精确确定机动期间卫星轨道，通过引入卫星钟差预报模型约束，能大幅削弱卫星轨道径向与卫星钟差的相关性，有效提高机动卫星的轨道径向定轨精度。
附图说明
图1：附加钟差约束的反向精密单点定位(RPPP)机动卫星定轨方法流程图。
图2：不同类型卫星钟预报误差的均方根与预报时长的关系。
图3：精密定轨中所使用的观测站分布图。
图4：采用传统无约束反向动态精密单点定位的定轨方法和附加卫星钟差模型约束的定轨方法得到GPS与BDS轨道解在轨道径向、法向和切向的均方根误差。
图5：G22、G12、C02和C04四颗机动卫星基于机动前后动力学定轨得到的前向、后向积分轨道分别与附加卫星钟差模型约束的定轨解算结果在三个方向上的轨道差异(垂直虚线表示探测到的机动准确的开始和结束时间)。
具体实施方式
本发明采用反向动态精密单点定位方法确定机动期间卫星轨道，机动期间接收机钟差、ZTD等公共参数由其他非机动卫星数据确定，未发生周跳的模糊度参数固定为机动前的参数估值，从而减少机动期间待估参数个数，增加卫星轨道参数估计强度，同时引入机动期间卫星钟差预报值对钟差参数强约束，能有效提高机动卫星轨道径向的估计精度。本发明的实施流程如图1所示，具体实施步骤如下：
步骤1，获取机动前24h弧段及机动期间包含GPS/BDS卫星的所有测站观测数据；
步骤2，根据卫星机动时刻标记机动后观测数据，采用常规多星融合动力学精密定轨方法对全弧度GPS/BDS卫星进行精密定轨解算，在定轨计算时根据卫星的轨道机动时间，去掉该卫星轨道机动开始后的观测数据，使动力学定轨的参数估值不受该卫星轨道机动的影响，即机动期间接收机钟差、对流层延迟(ZTD)、系统间偏差(ISB)等参数由其他非机动卫星的观测量确定；
步骤3，提取步骤2中估计的机动期间接收机钟差、ZTD、ISB参数及机动前的模糊度参数；
步骤4，根据卫星广播星历判断卫星钟差是否存在跳变，当卫星钟差没有发生跳变时，采用式(1)模型对卫星钟差进行预报，即根据步骤2中机动前的卫星钟差估值拟合模型参数a0,a1,a2,ac和as，然后预报出机动期间的卫星钟差值
Figure BDA0002071492280000051
其中GPS铷钟(GPS,Rb)适用于二次项模型，GPS铯钟(GPS,Cs)和北斗卫星(BDS)适用于一次项模型；
Figure BDA0002071492280000052
其中，a0,a1,a2分别为钟偏、钟速和钟漂；A是振幅；T是星载原子钟主要周期项的周期，与轨道周期一致，GPS和BDS的MEO卫星取为12h，BDS GEO和IGSO卫星取为24h；
Figure BDA0002071492280000053
是初始相位；t是与参考时刻的时间间隔；ε(t)为模型误差。
步骤5，将步骤4得到的机动期间ti时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程，表示为：
Figure BDA0002071492280000054
其中，
Figure BDA0002071492280000055
为ti时刻卫星钟差预报值，由式(1)确定；ts为ti时刻卫星钟差待估参数；vs为预报钟差误差，为随机量，用于表征模型的不确定度，大小可以根据需要设置，误差越大即认为模型误差越大，权越小。
虚拟观测方程的权根据卫星钟差的预报精度函数确定。图2为采用2017年GFZ事后钟差产品基于公式(1)进行钟差拟合预报，将预报钟差与事后精密钟差比较得到的不同类型卫星钟的钟差预报精度与预报时长的关系。对图2的精度进行拟合，得到预报钟差虚拟观测方程的权函数为：
Figure BDA0002071492280000061
其中τ＝ti-tref为预报时长，单位为s；tref是用于确定公式(1)模型系数的卫星钟差最后一个历元的时刻，即步骤2标记的机动时刻前一个解算历元对应的时间。
步骤6，机动期间ti时刻测站对卫星的无电离层组合观测方程表示为：
Figure BDA0002071492280000062
其中，
Figure BDA0002071492280000063
和
Figure BDA0002071492280000064
分别为相位和伪距的无电离层组合观测值；||xr-xs||为卫地距；c为光速；ts，tr分别为卫星钟差和接收机钟差；
Figure BDA0002071492280000065
为接收机端北斗相对于GPS的系统间偏差；λLC和
Figure BDA0002071492280000066
分别为无电离层组合相位观测值的波长和模糊度；
Figure BDA0002071492280000067
和Zr分别为对流层湿分量投影函数及天顶对流层延迟(ZTD)；
Figure BDA0002071492280000068
和
Figure BDA0002071492280000069
分别为相位和伪距对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应等各项误差改正量，可采用已有模型较为精确计算确定；
Figure BDA00020714922800000610
和
Figure BDA00020714922800000611
分别为无电离层相位和伪距组合观测值噪声。
测站坐标xr通常为已知值，将接收机钟差tr、
Figure BDA00020714922800000612
Zr ISB和未发生周跳的模糊度
Figure BDA00020714922800000613
固定为步骤3中提取的相应估计值，则式(4)的待估参数仅为卫星位置、卫星钟差及发生周跳的模糊度参数，同时引入步骤5的预报钟差虚拟观测方程并采用式(3)的权函数，则ti时刻的误差方程可表示为：
Figure BDA00020714922800000614
其中
Figure BDA0002071492280000071
分别为相位和伪距观测方程对应的OMC(观测量减计算量)；
Figure BDA0002071492280000072
为为预报钟差值，ts为卫星钟差待估参数；
Figure BDA0002071492280000073
为从测站至卫星初值
Figure BDA0002071492280000074
的方向余弦，
Figure BDA0002071492280000075
Δxs为卫星位置改正值；
Figure BDA0002071492280000076
为发生周跳的模糊度参数。采用最小二乘方法对误差方程(5)进行迭代解算直至收敛，则进入下一历元计算直至完成整个机动时段的定轨解算。
下面结合实例说明本发明的有益效果。
实例一：由于机动期间卫星的真实轨道无法获得，为了评估本发明方法的定轨精度，首先对正常情况下的卫星采用本发明提出的方法进行定轨处理，与动力学定轨确定的精密轨道进行比较来评估本发明方法的精度。对2017年5月1日至2017年6月1日30天的数据进行处理，测站分布如图3所示。定轨弧段设为26小时，首先采用动力学定轨方法确定卫星精密轨道，作为精度评估的参考轨道；然后假设卫星在最后2小时发生轨道机动，采用本发明附加卫星钟差模型约束的方法对2小时机动轨道弧段进行定轨处理，图4给出了常规无约束的反向动态PPP方法和本发明提出的附加钟差模型约束方法解算的GPS与BDS轨道解分别与动力学定轨确定的精密轨道比较得到的径向(R)、切向(C)和法向(A)的均方根误差(RMS)，结果表明，卫星钟差模型约束的定轨方法能提高机动期间卫星在径向上的定轨精度7～11倍，GPS卫星径向的RMS从69.3cm减小到9.7cm，北斗卫星径向的RMS从153.9cm减小到13.4cm。
实例二：为了检验本发明方法对真实机动卫星的定轨效果，以2017年5月份的四颗真实机动卫星为例进行机动期间定轨验证，包括两颗GPS卫星G22、G12和两颗北斗GEO卫星C02、C04，对包含整个轨道机动过程的4小时的弧段采用本发明方法进行定轨计算，将附加钟差模型约束的反向动态精密单点定位的定轨结果分别与基于机动前后动力学定轨得到的前向、后向积分轨道进行比较，得到径向、法向、切向三个方向上的轨道差异，如图5所示，R_f、C_f和A_f分别是采用本专利的附加钟差模型约束定轨方法确定的卫星轨道同前向积分轨道在径向、法向和切向的差值；R_b、C_b和A_b分别是采用本专利的附加钟差模型约束定轨方法确定的卫星轨道同后向积分轨道在径向、切向和法向的差值；从图中可以看出，采用本发明方法可以对机动前、机动期间和机动后的卫星轨道进行连续定轨处理，精确确定卫星轨道机动起止时刻(图中虚线所示)，机动前及机动后GPS卫星最大定轨误差在0.15m以内，北斗GEO卫星在1.5m以内。

Claims (5)

1.一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤1，获取包含机动卫星观测数据的IGS/MGEX观测网的全球分布的GNSS测站观测数据；
步骤2，对机动前和机动期间的弧段进行常规的多星融合动力学批处理精密定轨，在定轨计算时根据卫星的轨道机动时间，去掉该卫星轨道机动开始后的观测数据，使动力学定轨的参数估值不受该卫星轨道机动的影响，即机动期间接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差参数由其他非机动卫星的观测量确定；
步骤3，提取步骤2中估计的机动期间接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差参数及机动前的模糊度参数；
步骤4，基于机动前机动卫星的卫星钟差估值拟合钟差预报模型参数，预报生成机动期间该卫星钟差；
步骤5，将步骤4得到的机动期间ti时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程，并根据卫星钟差的预报精度函数确定虚拟观测方程的权；
步骤6，将机动期间的接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差和未发生跳变的模糊度参数固定为步骤3中提取的相应估计值，对步骤5的预报钟差虚拟观测方程进行加权，采用反向动态精密单点定位方法估计卫星位置、卫星钟差及发生跳变的模糊度，对卫星位置初值进行迭代计算与更新，直至收敛，即完成机动期间卫星精密轨道确定。
2.如权利要求1所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4的具体实现方式如下，
根据卫星广播星历判断卫星钟差是否存在跳变，当卫星钟差没有发生跳变时，采用式(1)模型对卫星钟差进行预报，即根据步骤2中机动前的卫星钟差估值拟合模型参数a0,a1,a2, ac和as，然后预报出机动期间的卫星钟差值，其中GPS铷钟(GPS,Rb)适用于二次项模型，GPS铯钟(GPS,Cs)和北斗卫星(BDS)适用于一次项模型；
Figure FDA0002673386190000021
其中，a0,a1,a2分别为钟偏、钟速和钟漂；A是振幅；T是星载原子钟主要周期项的周期，与轨道周期一致；
Figure FDA0002673386190000022
是初始相位；t是与参考时刻的时间间隔；ε(t)为模型误差。
3.如权利要求1所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4中机动期间ti时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程的表示为：
Figure FDA0002673386190000023
其中，
Figure FDA0002673386190000024
为ti时刻卫星钟差预报值；ts为ti时刻卫星钟差待估参数；vs为预报钟差误差。
4.如权利要求3所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4中确定预报钟差虚拟观测方程的权函数为：
Figure FDA0002673386190000025
其中τ＝ti-tref为预报时长，单位为秒；tref是用于确定公式(1)模型系数的卫星钟差最后一个历元的时刻，即步骤2标记的机动时刻前一个解算历元对应的时间。
5.如权利要求4所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤6的具体实现方式如下，
机动期间ti时刻测站对卫星的无电离层组合观测方程表示为：
Figure FDA0002673386190000026
其中，
Figure FDA0002673386190000027
和
Figure FDA0002673386190000028
分别为相位和伪距的无电离层组合观测值；||xr-xs||为卫地距；c为光速；ts，tr分别为卫星钟差待估参数 和接收机钟差；
Figure FDA0002673386190000031
为接收机端北斗相对于GPS的系统间偏差；λLC和
Figure FDA0002673386190000032
分别为无电离层组合相位观测值的波长和模糊度；
Figure FDA0002673386190000033
和Zr分别为对流层湿分量投影函数及天顶对流层延迟；
Figure FDA0002673386190000034
为相位观测值对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应各项误差改正量之和；
Figure FDA0002673386190000035
为伪距观测值对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应各项误差改正量之和，采用已有模型较为精确计算确定；
Figure FDA0002673386190000036
和
Figure FDA0002673386190000037
分别为无电离层相位和伪距组合观测值噪声；
测站坐标xr为已知值，将接收机钟差tr、
Figure FDA0002673386190000038
Zr、系统间偏差和无电离层组合相位观测值的模糊度
Figure FDA0002673386190000039
固定为步骤3中提取的相应估计值，则式(4)的待估参数仅为卫星位置、卫星钟差及发生周跳的模糊度参数，同时引入步骤5的预报钟差虚拟观测方程并采用式(3)的权函数，则ti时刻的误差方程可表示为：
Figure FDA00026733861900000310
其中
Figure FDA00026733861900000311
分别为相位和伪距观测方程对应的观测量减计算量；
Figure FDA00026733861900000312
为ti时刻的卫星钟差预报值，ts为卫星钟差待估参数；
Figure FDA00026733861900000313
为从测站位置至卫星位置初值
Figure FDA00026733861900000314
的方向余弦，
Figure FDA00026733861900000315
Δxs为卫星位置改正值；
Figure FDA00026733861900000316
为发生周跳的模糊度参数，采用最小二乘方法对误差方程(5)进行迭代解算直至收敛，则进入下一历元计算直至完成整个机动时段的定轨解算。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110927756B (zh) * 2019-11-25 2022-08-23 上海双微导航技术有限公司 卫星轨道机动探测方法、装置、设备和存储介质
CN111443369B (zh) * 2019-11-25 2022-11-25 北京航空航天大学 一种高精度实时gnss多频快速收敛定位方法
CN110988917B (zh) * 2019-12-10 2021-09-10 中国科学院国家授时中心 一种卫星轨道机动状态实时监测方法
CN110988932B (zh) * 2019-12-11 2022-02-01 武汉大学 一种提高星载gps接收机实时钟差解算精度的方法
CN112363186B (zh) * 2019-12-27 2023-06-02 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置
CN111308525A (zh) * 2020-02-20 2020-06-19 山东大学 建立gps/bds短期系统间偏差模型的方法及其预报方法
CN111352718B (zh) * 2020-03-27 2023-05-02 中国科学院国家空间科学中心 一种gnss多系统掩星地面处理的业务化调度系统
CN111505677A (zh) * 2020-04-15 2020-08-07 中国科学院国家授时中心 一种基于地面参考站观测的geo卫星轨道机动修复方法
CN113703017B (zh) * 2020-05-22 2023-06-13 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种卫星天线相位中心偏差计算方法及装置
CN111856534B (zh) * 2020-07-23 2023-11-21 上海交通大学 智能终端的双模gnss载波精密单点定位方法及系统
CN112129300B (zh) * 2020-09-16 2021-09-14 武汉大学 位置间动力学约束的低轨卫星星载gnss精密定轨方法及系统
CN112526564A (zh) * 2020-12-01 2021-03-19 湘潭大学 一种精密单点定位重新收敛方法
CN112731487A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 天津大学 一种基于高稳定度原子钟的gnss同震位移确定方法
CN113608248B (zh) * 2021-06-25 2023-06-13 北京建筑大学 北斗5g融合的高精度巡检人员定位方法及相关设备
GB2612359A (en) * 2021-10-29 2023-05-03 Iceye Oy Satellite operation and processing of satellite state data
CN115201864A (zh) * 2022-07-13 2022-10-18 涟漪位置(广州)科技有限公司 一种检测卫星钟差跳变的方法、装置、存储介质及设备
CN115859560B (zh) * 2022-10-17 2023-10-03 中国人民解放军61081部队 一种星间链路辅助的导航卫星轨道机动恢复方法
CN115792978B (zh) * 2023-02-17 2023-04-28 中国科学院国家授时中心 一种基于相对论效应的低轨卫星钟差预报方法
CN116840879B (zh) * 2023-09-04 2023-12-08 中国科学院国家授时中心 顾及轨道约束的低轨卫星钟差的确定方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101403790A (zh) * 2008-11-13 2009-04-08 浙江师范大学 单频gps接收机的精密单点定位方法
CN107153209A (zh) * 2017-07-06 2017-09-12 武汉大学 一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101702030B (zh) * 2009-10-29 2012-10-24 中国科学院国家授时中心 一种站间钟差辅助的导航卫星精密定轨方法
CN101893712B (zh) * 2010-07-09 2013-05-22 中国科学院测量与地球物理研究所 用于地球静止卫星精密定轨的选权拟合方法
CN102226843B (zh) * 2011-03-24 2012-11-21 中国科学院国家授时中心 利用转发测距值和伪距值确定geo导航卫星钟差的方法
CN103323867B (zh) * 2013-07-05 2015-04-29 武汉大学 一种北斗二代geo卫星精密定轨系统偏差改进方法
CN105629272A (zh) * 2014-11-28 2016-06-01 航天恒星科技有限公司 短弧段批处理卫星自主定轨方法及装置
EP3355079B8 (en) * 2017-01-25 2023-06-21 Airbus Defence and Space GmbH Method for each of a plurality of satellites of a secondary global navigation satellite system in a low earth orbit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101403790A (zh) * 2008-11-13 2009-04-08 浙江师范大学 单频gps接收机的精密单点定位方法
CN107153209A (zh) * 2017-07-06 2017-09-12 武汉大学 一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法

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