目前,全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)被广泛应用
在导航、定位等领域
[1-3]
,而可靠的卫星星历则是 GNSS 提供上述应用的前提,其轨道和钟
差的精度将直接影响导航与定位的精度、可靠性和稳定性。当前作为 GNSS 卫星星历之一
的广播星历因具有实时性、易获取的优势被广泛应用于实时导航与定位中。随着全球定位
系统(global positioning system,GPS)现代化的推进、格洛纳斯卫星导航系统(global
navigation satellite system,GLONASS)的复兴、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite
navigation system,Galileo)和北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,
BDS)的进一步全球组网,以及以准天顶卫星系统(quasi-zenith satellite system,
QZSS)为代表的区域性导航系统的不断出现
[4]
,如今的 GNSS 正朝着多系统融合、数据
共享的方向发展,以不断满足不同行业不同用户导航定位及授时的需求
[5]
。因此,有必要
全面了解当前各系统广播星历的精度。
国内外学者基于精密星历已对 GPS 广播星历的轨道和时钟在精度分析方面做了许多
研究
[5-11]
。如文献[6]首次基于国际 GNSS 服务(international GNSS service,IGS)提供
的精密星历分析了自 GPS 系统运行以来的广播星历轨道精度的演变;文献[10]分析了
GPS Block IIF 卫星广播星历轨道误差及钟差误差,结果表明 Block IIF 卫星广播星历精度
明显优于 Block IIA 卫星。伴随着其他导航卫星系统的建设,国内外众多学者开展了基于精
密星历对 GLONASS、Galileo、BDS 等卫星导航系统广播星历精度的分析与评估
[12-21]
。文
献[12]对连续两周(1 565—1 566 GPS 周)的 GLONASS 广播星历轨道误差和钟差误差
进行了研究,结果表明 GLONASS 广播星历整体精度在当时已优于 4.5 m。文献[14]从空
间信号测距误差的角度对 2016 年年积日 330—359 的 Galileo 卫星广播星历精度进行了分
析,结果表明 Galileo 广播星历的精度优于 1 m,全面运行能力(full operational
capability,FOC)卫星与在轨验证(design and on-orbit verification,IOV)卫星的星历
精度相当。文献[17]对比分析了北斗三号和北斗二号卫星的广播星历精度,结果表明北斗
三号广播星历轨道精度相对北斗二号有较大的提升。文献[21]评估了 QZSS 的广播星历精
度,结果表明测试时间段内广播星历整体精度均满足 QZSS 性能评估标准中规定的空间信
号测距误差(signal-in-space ranging error,SISRE)≤2.6 m(95%)的要求。
以上文献对 GNSS 广播星历的精度分析多集中于单系统或短时间的精度分析,相对
来说具有一定的局限性。因此,本文以长期的广播星历及对应的精密星历为基础数据,期
望对当前不同系统间、同一系统不同类型卫星间、单颗卫星间的广播星历精度进行一个全
面分析。
1. 研究数据与方法
1.1 研究数据
为了研究需要,从 IGS 全球资料中心(crustal dynamics data information system,
CDDIS)获取了 2014—2018 年共 5 a 的 GNSS 广播星历与精密星历。其中,广播星历存
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