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A GNSS ultra-rapid orbit and clock offset estimation model based on the constraint of BDS-3 onboard clock

BDS-3 onboard clock; GNSS ultra-rapid clock offset and orbit; Correlation factor; Precise orbit determination; Constraint model

全球导航卫星系统（GNSS）超快速时钟偏移和轨道产品是实时或近实时应用的关键输入。然而，超快产品的准确性、及时性和可靠性存在相互制约的问题。高稳定性北斗三号机载时钟是北斗卫星导航系统（BDS）在GNSS数据处理中未得到充分利用的重要先进技术之一。本研究提出一种基于北斗三号机载时钟约束的GNSS超快速轨道和时钟偏移估计模型。首先，分析GNSS时钟偏移与轨道的相关性，构建基于BDS-3时钟的GNSS轨道确定模型;其次，对BDS-3精密时钟偏移的不同约束方案进行了测试，构建了虚拟观测方程;分析了北斗三号钟偏合理约束对GNSS轨道确定估计的影响。第三，针对预测时钟偏移和选定约束对GNSS超快速轨道确定的影响，提出了BDS-3时钟建模与GNSS超快速轨道估计相结合的处理策略。实验结果表明，北斗三号时钟参数与GNSS轨道和时钟偏移之间存在显著相关性。同时，北斗三号时钟的稳定性高于其他GNSS系统。因此，在最优约束条件下，GPS和北斗三号轨道和时钟偏移的精度分别提高3.3%、3.3%和3.3%、3.52%。此外，在北斗三号卫星时钟建模和GNSS超快速轨道确定的一步处理策略下，GNSS超快速时钟偏移和轨道精度分别提高5.45%-4.67%和2.52%-3.26%，其中轨道改进为毫米级。总的来说，所提出的基于北斗三号钟偏约束的GNSS超快速轨道和时钟偏移估计模型能够有效利用北斗三号高稳定时钟信息，实现GNSS超快速轨道和时钟偏移的全局精度提升。