广播星历是全球卫星导航系统（GNSS）定位、导航和授时（PNT）服务的核心，广播星历的空间信号误差直接影响PNT服务的性能。随着GNSS广播星历空间信号精度的提升，广播星历也逐步被用来进行实时精密定位定轨。广播星历是通过实时卫星定轨和预报得到，并约束地面框架站与国际地球参考框架(ITRF)保持紧密关联，可以认为广播星历是地面站参考框架的轨道实现。不同GNSS建立了各自的坐标系统，如我国北斗的BDCS，美国GPS的WGS84、欧盟伽利略的GTRF和俄罗斯格洛纳斯的PZ90，这些坐标系通过地面站实现并和ITRF达到了厘米级的对齐精度，因此已有广播星历空间信号误差的研究往往认为广播星历实现的参考框架与地面站框架一致，或将轨道框架和地面站框架差异合并为空间信号误差的一部分，并未区分研究。随着广播星历性能不断提升，细致研究其误差特性和改正模型对实时精密定位定轨具有重要意义。
陈国副研究员在卫星导航领域旗舰期刊《GPS Solutions》（IF=4.517）连续发表4篇SCI论文，详细研究了北斗三号广播星历空间信号误差特性和成因，促进了广播星历的高精度应用。
论文1：“北斗二号和三号系统广播星历误差特性比较”（Statistical characterization of the signal-in-space errors of the BDS: a comparison between BDS-2 and BDS-3）于2021年6月发表于《GPS Solutions》，陈国为文章第一作者，胡志刚教授为通讯作者。研究结果显示，相对于北斗二号卫星导航系统，得益于星间链路等新技术，北斗三号卫星导航系统广播星历的空间精度提升明显，轨道径向精度甚至达到半分米水平，空间信号用户测距误差可达半米。该文首次发现了北斗轨道旋转误差相对于GPS和Galileo较大，轨道激光测距残差存在与星地距角相关的系统误差。
论文2：以“北斗三号广播轨道框架误差评估”（Assessment of BDS-3 terrestrial reference frame realized by broadcast ephemeris: comparison with GPS/Galileo）为题的文章于2021年12月发表于《GPS Solutions》，陈国为文章第一作者，魏娜副教授为通讯作者。该研究以赫尔模特转换为工具，通过转换参数来定量评估和横向对比北斗/GPS/Galileo广播轨道的系统误差。发现了北斗三号广播轨道平移参数Z分量存在明显的周年特征，振幅可达15厘米，该误差与卫星类型（卫星制造商）和轨道面相关，发现北斗广播轨道定向误差存在周内递增的现象，该研究从广播星历定位结果的转换参数进一步验证了轨道系统误差将传递给地面用户。
论文3：“基于广播星历的北斗三号和GPS/Galileo联合精密单点定位”（BDS-3 and GPS/Galileo integrated PPP using broadcast ephemerides）于2022年8月发表《GPS Solutions》，陈国为文章第一作者，魏娜副教授为通讯作者。该研究在已有研究的基础上，针对广播星历误差特性，精化了北斗/GPS/Galileo联合的精密单点定位模型，改善了广播星历的精密定位性能，函数模型中引入的系统参数成功反演了广播轨道的旋转误差。
论文4：“GPS和北斗三号广播ERP评估分析”（Evaluation of GPS and BDS-3 broadcast earth rotation parameters: a contribution to the ephemeris rotation error）于2023年4月在线发表于《GPS Solutions》，博士后李文文为第一作者，陈国为文章通讯作者。该文发现广播轨道旋转误差主要是受到地球定向参数（EOP）误差的影响。基于广播ERP进一步精化了北斗/GPS广播星历的精密单点定位模型，定位精度提升21.9%。
我国北斗系统广播星历性能的进一步提升，为基于广播星历的实时精密定位和定轨带来了机遇。该团队的系列研究成果不仅为北斗“天上好用”提供了一点参考，对地面用户进一步“用好北斗”亦具有一定的意义。上述研究工作得到国家自然科学基金、中央高校自主科研基金、中国博士后基金、湖北省重点研发计划和武汉市科学技术基金等项目的资助。
论文链接：
1. https://doi.org/10.1007/s10291-021-01150-x
2. https://doi.org/10.1007/s10291-021-01204-0
3. https://doi.org/10.1007/s10291-022-01311-6
4. https://doi.org/10.1007/s10291-023-01458-w
