综合利用区域与全球监测数据精化北斗空间信号精度方法研究

The service performance for BeiDou-2 satellite navigation system (BDS) is slightly worse than that of GPS, whether for real-time positioning navigation and timing services relied on broadcast navigation messages, or for post-processing precise positioning services relied on precise orbit and clock products. Careful examinations of the working of BDS’ satellite and ground segments are required to enhance its service accuracy. We propose to use IGS global tracking network and BDS regional network datasets to explore methods to improve BDS service accuracy focusing on three error sources: observation error characteristics analysis and correction modeling, precise orbit determination restricted by two-way time transfer observations, regional tracking network station coordinates monitoring, and satellite clock error measurements and predictions refinement. We propose to establish nonzero mean multipath correction model, increase accuracy of orbit determination using two-way time transfer observations and L-band multi-frequency code and phase observations, refine regional tracking station coordinates and velocity field by global multiple GNSS observations. Given the different frequency and antenna phase center offsets for satellite two-way time transfer observations, we propose to improve date processing algorithm for two-way time transfer and satellite clock error prediction. It is hoped the refinements studied could be applied to BDS ground control segment after appropriate alteration to finally improve BDS service performance to match GPS.

北斗区域卫星导航系统 (BDS)的服务性能，无论是基于导航电文的实时定位导航授时，还是基于事后精密轨道钟差的精密定位，其精度均略低于GPS。提升BDS服务系性能需要详尽分析北斗卫星与地面系统的运行过程。本课题综合利用全球IGS跟踪站与BDS区域监测站的数据，从伪距相位数据的误差特征及修正、基于双向时间比对数据约束的精密定轨、区域监测站坐标精化、北斗卫星钟差测定及预报精化等方面探索提高BDS空间信号精度的方法。利用区域监测站与IGS跟踪站的北斗数据，尝试建立非零均值多径修正模型。研究联合双向时间比对数据及多频伪距相位数据进行精密定轨处理方法，利用多GNSS观测数据实现区域监测站坐标及速度场的精化，进一步提高BDS轨道精度。针对双向时间比对电离层延迟及收发相位中心差异，精化时间比对处理算法，并根据其变化特征优化预报，提高卫星钟差测定与预报精度。本课题立足于BDS地面运行，精化方法研究在工程化改造后可应用于地面运行系统，实现BDS服务性能的提升。

北斗区域卫星导航系统 (BDS)的服务性能，无论是基于导航电文的实时定位导航授时，还是基于事后精密轨道钟差的精密定位，其精度均略低于GPS。提升BDS服务系性能需要详尽分析北斗卫星与地面系统的运行过程。本课题综合利用全球IGS跟踪站与BDS区域监测站的数据，从伪距相位数据的误差特征及修正、基于双向时间比对数据约束的精密定轨、区域监测站坐标精化、北斗卫星钟差测定及预报精化等方面探索提高BDS空间信号精度的方法。利用区域监测站与IGS跟踪站的北斗数据，建立提取非零均值多径误差方法，通过调节接收机相关参数，给出抑制北斗多径误差的方法。建立联合双向时间比对数据及多频伪距相位数据进行精密定轨处理方法，降低区域监测网对导航卫星覆盖不足、GEO卫星与地面监测网相对静止等问题导致的轨道精度不高等问题。利用多GNSS观测数据实现北斗坐标系的精化，实现与ITRF2014的高精度对齐。针对双向时间比对电离层延迟及收发相位中心差异，精化时间比对处理算法，并根据其变化特征优化预报，提高卫星钟差测定与预报精度。本课题立足于BDS地面运行，本课题研究的方法已得到工程化应用，为提高北斗导航系统精稳运行提供重要技术支持。