Datum Optimization Method for Satellite Clock Batch Estimation

HUANG Weiquan; LI Menghao; ZHANG Jian; WANG Renlong

doi:10.13203/j.whugis20240091

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Datum Optimization Method for Satellite Clock Batch Estimation

Geodesy and Survey Engineering | 更新时间：2026-11-05

- Datum Optimization Method for Satellite Clock Batch Estimation
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 51, Issue 3, Pages: 576-590(2026)
- 作者机构：
  
  哈尔滨工程大学智能科学与工程学院，黑龙江哈尔滨，150001
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240091
  CLC： P228
- Received：11 June 2024，
  
  Published：05 March 2026
- 稿件说明：
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黄卫权,李梦浩,张健，等.卫星钟差批处理估计的基准优化方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(3):576-590.

HUANG Weiquan,LI Menghao,ZHANG Jian,et al.Datum Optimization Method for Satellite Clock Batch Estimation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(3):576-590.
黄卫权,李梦浩,张健，等.卫星钟差批处理估计的基准优化方法[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(3):576-590. DOI：10.13203/j.whugis20240091

HUANG Weiquan,LI Menghao,ZHANG Jian,et al.Datum Optimization Method for Satellite Clock Batch Estimation[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(3):576-590. DOI：10.13203/j.whugis20240091

摘要

超快速卫星钟差产品是实时高精度定位用户在网络受限条件下实现精密单点定位（precise point positioning，PPP）服务的基础，其稳定性直接影响PPP定位精度。传统超快速卫星钟差批处理估计通常以固定单接收机钟为基准，由钟差噪声引起的参考接收机钟不稳定将会导致卫星钟差的稳定性降低。为此，提出基于接收机钟拟稳约束的钟差基准优化方法，通过构建接收机钟差模型精度加权的钟差拟稳约束形成稳健的接收机钟群局部重心基准，以提升卫星钟差批处理估计的稳定性。利用全球网测站一个月数据进行全球定位系统卫星钟差批处理估计实验，相比于传统固定单接收机钟基准，钟差基准优化方法对于BLOCK IIF Rb、BLOCK IIF Cs、BLOCK IIR Rb、BLOCK IIR-M Rb和BLOCK III Rb不同卫星类型的卫星钟差模型拟合精度分别提升43.10%、1.73%、23.47%、16.34%和47.49%，卫星钟差千秒频率稳定度分别提升9.59%、0.04%、0.35%、0.33%和11.22%，卫星钟差万秒频率稳定度分别提升11.53%、0.60%、7.62%、4.83%和18.21%。所提方法在参考接收机钟不稳定的恶劣情况下仍能维持卫星钟差批处理估计的稳定性，提升了超快速卫星钟差产品的稳定性，进而提升了卫星钟差预测和PPP定位精度。

Abstract

Objectives

Ultra-rapid satellite clock products constitute the prerequisite for providing high-precision precise point positioning (PPP) services to users operating under limited or unstable network conditions. The stability of satellite clock estimates

which is strongly influenced by the choice of clock datum

plays a critical role in determining PPP positioning accuracy. In conventional ultra-rapid satellite clock batch estimation

a single fixed receiver clock is commonly adopted as the reference datum. However

receiver clock noise inevitably introduces instability into the reference clock

thereby degrading the stability and reliability of the estimated satellite clocks.

Methods

To address this issue

an optimized clock datum method based on quasi-stable constraints of receiver clocks is proposed. The method constructs a robust local barycentric datum for a group of receiver clocks by introducing quasi-stable constraints weighted according to the accuracy of receiver clock models. By reducing the dependence on a single reference receiver and mitigating the impact of receiver clock noise

the proposed datum enhances the robustness and stability of satellite clock batch estimation. The method is integrated into the satellite clock batch processing framework to improve the overall quality of ultra-rapid satellite clock products.

Results

One month global positioning system satellite clock batch estimation experiments were conducted using global tracking network observations. Comparative analyses between the traditional fixed single-receiver clock datum and the proposed optimized datum were performed for different satellite types

including BLOCK IIF Rb

BLOCK IIF Cs

BLOCK IIR Rb

BLOCK IIR-M Rb

and BLOCK III Rb. The results demonstrate that the satellite clock model fitting accuracy is improved by 43.10%

1.73%

23.47%

16.34%

and 47.49%

respectively. In addition

the frequency stability at 1 000 s is enhanced by 9.59%

0.04%

0.35%

0.33%

and 11.22%

while the frequency stability at 10 000 s is improved by 11.53%

0.60%

7.62%

4.83%

and 18.21%

respectively.

Conclusions

The proposed clock datum optimization method effectively suppresses the adverse influence of unstable reference receiver clocks on satellite clock batch estimation

particularly under unfavorable conditions where receiver clock stability cannot be guaranteed. As a result

the stability of ultra-rapid satellite clock products is significantly improved

which in turn enhances satellite clock prediction performance and PPP positioning accuracy. This method provides a robust and practical solution for high-precision PPP applications relying on ultra-rapid satellite clock products.

关键词

Keywords

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