精密轨道改造：LEO 卫星联手提高 GPS 精度

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全球导航卫星系统 (GNSS) 的精度对于精确应用至关重要，但区域网络在保持这种精度方面往往面临挑战。将低地球轨道 (LEO) 卫星的数据与地面站相结合为这些挑战提供了一个有希望的解决方案。鉴于这些限制，显然需要探索更有效的 GNSS 轨道确定方法。
2024年8月12日，中国科学院上海天文台的研究人员在《卫星导航》上发表了一项研究，证明将区域地面站数据与低地球轨道卫星测量数据相结合可显著改善全球定位系统 (GPS) 的轨道测定。
该研究分析了2019年1月20日至26日期间涉及中国境内13颗低地球轨道卫星和6个国际GNSS服务站的数据。研究结果表明，该方法可以实现厘米级精度的GPS轨道和时钟产品，这对于高精度GNSS应用至关重要。
这项研究将区域地面站数据与 13 颗低地球轨道卫星的测量数据相结合，增强了 GPS 轨道测定能力。这项研究由上海天文台进行，利用了中国各地的六个 GNSS 站和 GRACE Follow-On、SWARM、Sentinel、Jason 和中国气象卫星等任务中的低地球轨道卫星。
积分方法显著提高了GPS轨道精度，径向平均误差为2.27厘米，沿轨平均误差为3.45厘米，跨轨平均误差为3.08厘米，时钟精度优于0.15纳秒。低地球轨道卫星也表现出较高的精度，大多数误差在4厘米以内。
这种方法展示了低地球轨道卫星提高 GNSS 精度的潜力，特别是在地面站覆盖有限的地区，为实现各种应用至关重要的高精度 GPS 轨道和时钟产品提供了强有力的解决方案。
上海天文台首席研究员唐成攀博士表示：“将低地球轨道卫星数据与区域地面站相结合，为解决全球导航卫星系统 (GNSS) 高精度轨道测定的挑战提供了切实可行的解决方案。我们的研究结果表明，这种方法可以提供可靠的轨道和时钟产品，这对于从导航到地球观测等广泛应用都至关重要。”
低地球轨道卫星与区域地面站的集成标志着 GNSS 技术的重大进步。这种方法不仅提高了GPS 定轨的精度，而且为高精度应用开辟了新的可能性，特别是在地面站覆盖稀疏的地区。
随着低地球轨道卫星星座的不断扩大，这种方法可能成为标准做法，确保全球范围内更加可靠、准确的 GNSS 服务。
更多信息： Kai Li 等人，通过整合区域地面站和 LEO 机载接收器的测量结果实现高精度 GPS 轨道测定，卫星导航(2024)。DOI ：10.1186/s43020-024-00147-4