全球导航卫星系统(GNSS)在定位、导航和授时(PNT)领域发挥着至关重要的作用。随着越来越多的卫星投入运行,如何提高定位精度、可靠性和收敛时间,成为推动实时服务发展的关键。武汉大学IGS分析中心自2024年2月以来连续稳定提供近实时精密轨道、钟差与观测值信号偏差(OSB)产品,最新论文《Near real‑time multi‑GNSS orbits,clock and observable‑specific biases at Wuhan University》在卫星导航顶刊《GPS Solutions》上刊登。整个工作主要由团队副研究员许小龙、硕士生李俊强,以及郭靖教授完成。
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论文主要内容
研究旨在提高近实时WUM产品解算的轨道钟差精度和计算效率,同时生成满足用户PPP-AR整数解的精密观测值信号偏差产品。图1总结了目前WUM小时更新近实时产品的模型和策略。首先,引入了一种改进的块对块操作方法,显著提高了计算效率,在中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)平台上分别实现了13倍和29倍的效率提升。接着,提出了一种预积分方法用于数值轨道积分,效率提高了6到28倍。为了增强解算的强度和精度,同时满足用户PPP-AR需求,研究中还实现了基于单差模糊度的固定方法。
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图1 WUM NRT产品计算流程
在轨道评估方面,通过与IGS和武汉大学综合轨道的比较分析,结果显示近实时轨道的三维精度分别为:GPS为2.4厘米,GLONASS为4.6厘米,Galileo为3.8厘米,BDS3 MEO卫星为4.9厘米。对于BDS和QZSS的IGSO卫星,相应值在11.4厘米到15.7厘米之间。而BDS和QZSS的GEO卫星表现较差,一致性分别为234.7厘米和70.9厘米。
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图2 WUM NRT轨道产品与IGS产品和武汉大学综合产品的符合精度
通过全球340个站点20天的统计分析,结果显示多GNSS的宽巷固定率超过91.1%,窄巷固定率约为97.0%。在IGS周解中,东、北、天方向的精度分别为1.6毫米、1.7毫米和5.0毫米,满足用户高精度PPP-AR的需求。
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图3 使用WUM NRT产品的PPP浮点解与固定解精度比较
WUM NRT产品
产品介绍:
WUM0MGXNRT_YYYYDDDHH00_02D_05M_ORB.SP3:精密轨道产品
WUM0MGXNRT_YYYYDDDHH00_02D_05M_CLK.CLK:精密卫星钟差产品
WUM0MGXNRT_YYYYDDDHH00_02D_30S_CLK.CLK:精密卫星钟差产品(加密)
WUM0MGXNRT_YYYYDDDHH00_01D_01D_OSB.BIA:观测值信号偏差产品
WUM0MGXNRT_YYYYDDDHH00_02D_01D_ERP.ERP:地球自转参数产品
所有产品均可在IGS数据中心中下载,以武大IGS数据中心为例:
ftp://igs.gnsswhu.cn/pub/gnss/products/mgex/2347/WUM0MGXNRT_20250010000_01D_01D_OSB.BIA.gz
使用WUM产品可参考引用:
Xu, X., Li, J., Guo, J., Yang, C., Zhao, Q., 2024. Near real-time multi-GNSS orbits, clock and observable-specific biases at Wuhan University. GPS Solut 28, 191. https://doi.org/10.1007/s10291-024-01732-5
(供稿 李俊强)