GPS相对定位在重力卫星KBR测距中的应用

3．1 静态试验
为验证该双频相对测量算法的性能，首先利用静态定基线试验对其验证。试验共两组，仿真器输出静态定基线双频信号，利用双频相对定位软件对原始观测量进行后处理，处理结果与理论数据对比，其结果如图3和图4所示。


由以上2组试验分析结果可以看出，利用该双频相对定位软件可以稳定地进行基线解算，基线解算结果与理论值一致，固定解收敛后误差可以控制在2 cm以内。从图3(a)、图4(a)可以看出，初始几个历元的基线解算误差较大，这是由于浮点解尚未收敛，且由于静态条件下载波相位双差观测方程法方程病态性，小的测量误差就会带来较大的定位误差。随着观测历元的增加，法方程的病态性得到改善，浮点解逐渐收敛于稳定的实数解。在浮点解收敛、模糊度整数解固定后，便可得到稳定的高精度的解算结果，且精度均小于1 cm。
3．2 高动态试验
为验证该双频相对测量算法在高动态条件下的性能，设计了高动态试验。利用仿真器高动态轨道验证算法在高动态下的性能，和双频相对定位软件对原始观测量进行处理，处理结果与理论数据对比，其结果如图5和图6所示。


通过高动态试验可以发现利用双频GPS精密相对测量算法可以稳定地进行基线解算，解算结果与理论值一致。在定位收敛后，该算法能稳定地输出高精度的相对定位结果，且误差方差均小于3 cm。

4 结论
地球重力场的精确测量对大地测量、地球物理、地球动力学和海洋学等学科的发展具有极其重要的意义，高精密的GPS相对定位和定时是保证KBR测距精度，进而保证地球重力场测量空间分辨力的基本前提。文章通过分析重力卫星KBR测距任务中星载GPS的作用设计了一种工程化应用的双频组合方法，并给出适用于实际工程的解模糊度方法，通过仿真器试验验证无论在静态还是在高动态条件下该方法解算收敛时间均小于5 s，解算稳定后定位精度均小于3 cm，从而可以满足利用GPS结果修正KBR测距的要求。