GPS数据解算对流层天顶总延迟探讨

运用GAMIT／GLOBK软件,对南极长城站与周边的各IGS跟踪站的GPS观测数据进行组网解算。在解算各站上空总天顶延迟的过程中,利用不同的星历进行解算,并对其解算结果进行了分析和探讨得出：实时预报。星历与精密星历在解算结果上差别不大,最小差值是0mm,最大差值仅为0．5mm。所以在计算各GPS站上空大气水汽含量时,可直接采用实时预报星历,对今后实时探测水汽及实时天气预报具有一定的实用意义。     

提高对流层天顶总延迟解算精度的新方法探讨

对流层天顶总延迟的解算精度,直接影响长基线解算的精度和大气水汽含量的计算精度。文中提出克利金内插法解算天顶总延迟的新方法,并利用南极长城站和周边IGS跟踪站的GPS数据,通过高精度解算软件GAMIT/GLOBK,解算出长城站上空的对流层天顶总延迟,将其与利用内插方法解算的天顶总延迟进行了对比分析,得出:利用该内插方法获取的南极长城站在夏季的天顶总延迟的均方差可达0.2mm,这对今后GPS高精度定位和GPS气象学应用来说,具有重要意义。     

不同IGS星历产品对地基GPS反演水汽的影响北大核心CSCD

为了研究不同国际GNSS服务(IGS)星历产品对地基GPS反演可降水汽精度的影响,评估超快星历用于实时水汽反演的精度,该文借助Bernese5.2软件获取不同IGS星历产品解算的IGS跟踪站天顶总延迟,结合GPT2模型估算的气象参数反演得到大气可降水,最后与探空站资料计算的大气可降水进行对比分析。结果表明,利用超快速星历预报部分反演大气可降水结果的RMS在±8mm内波动,优于1cm,有助于实时探测大气可降水量的变化,进一步有效促进地基GPS在短临天气预报中的应用。     

利用Bernese解算地基GPS天顶总延迟

主要介绍利用Bernese软件解算天顶总延迟的方法,及遇到的一系列问题和解决方法,意在为以后更加深入研究GPS数据反演大气可降雨量做准备。通过对拉萨站、上海站、台湾站、长春站4个IGS测站天顶总延迟的数据对比,相同时期不同地区天顶总延迟存在较大差异,在相同地区不同时间天顶总延迟也有所不同。      

基于IGS超快速星历的高精度实时GPS测量

IGS的几种星历产品中，精密星历精度虽然高，但不能实时获得，并且它是影响高精度实时测量应用的主要因素。讨论几种星历产品数值上的差异，在实际计算中使用超快预报星历替代精密星历，并比较它们基线解算结果和天顶延迟解算结果。结果证明：两种星历计算的基线差别非常小，因此，在高精度GPS数据处理中可以直接使用超快预报星历，得到高精度的实时坐标。同样可以应用在GPS气象中，用超快事后星历实现对流层实时监测。     

南极长城站与IGS站组网解算的最佳站数探讨

GPS气象学在南极的应用中,南极长城站上空对流层天顶总延迟的解算精度直接影响该站上空的大气水汽含量的估算精度。本文运用麻省理工学院研制的高精度解算软件GAM IT/GLOBK,对引入不同数目的IGS跟踪站与南极长城站的GPS数据分别进行了组网解算,得出了该站上空的天顶总延迟,并解算了该站上空的可降水分,将其与实际降水进行了对比分析,得出了与南极长城站组网解算的最佳IGS跟踪站站数为3个。     

基于GAMIT软件利用不同星历反演PWV的研究

首先简单介绍了GAMIT软件,然后基于GAMIT利用最终精密星历和预报精密星历分别解算相同的测站数据,得到测站天顶方向的对流层总延迟,再通过SAASTAMOINEN模型计算干延迟,提取出湿延迟后,结合地面气象数据反演大气可降水量。通过比较2种星历反演结果得到,最终精密星历和预报精密星历在解算结果上精度相当,预报精密星历在实时的水汽监测中满足要求,能够为降水的预报、预警提供帮助。     

基于EMD的GPS对流层延迟变化分析

利用GAMIT软件解算获得中国地壳运动监测网络GPS测站的天顶对流层延迟,利用经验模态分解(EMD)处理GPS天顶对流层延迟序列,提取趋势项进行分析,获得全国范围各测站对流层延迟变化趋势。由GPS天顶对流层延迟序列的趋势项分析可知,我国地区从东部到西部,延迟量大小依次减少;从东南到西北,延迟量大小依次减少;站点位于沿海地区及长江流域地区的GPS天顶对流层延迟的趋势项变化不确定。对于长江流域趋势项先增加后减小的地区,峰值时间与长江地区发生洪水的时间相吻合。     

精密星历类型对实时长距离差分动态定位的影响分析

随着流动站远离基准的距离,其间的距离超过30 km,流动站往往无法获得固定解,为实现实时远距离动态差分的实时处理,往往选择GAMIT软件中的实时运动学处理模块TRACK,获得实时位移序列。为解算流动站的坐标并提高其精度,测绘工作者几乎选择事后精密星历(IGS)。但IGS星历时延迟很长(一般12 h),为提高时间效率,本文在处理流动站的数据时,分别使用了快速星历(IGR)和事后精密星历(IGS),通过比较两者结果高度吻合。研究结果表明GAMIT软件解算GNSS站的测站坐标、天顶延迟、钟差等的数据精度与选择精密星历的类型几乎无关,对测绘人员选择星历具有重要的参考价值。      

地基GPS天顶对流层延迟与暴雨的相关性研究

以香港CORS网提供的GPS测站观测数据,利用GAMIT高精度数据处理软件解算出天顶对流层延迟,通过实验对比分析表明:天顶对流层延迟ZTD与大气可降水量PWV的相关性较高,同时天顶对流层延迟与暴雨之间也存在着较好的相关性,在缺少实测的气象资料的情况下利用天顶对流层延迟可代替PWV进行暴雨监测分析,并且对天顶对流层延迟用于暴雨监测的可行性进行了实验研究,取得了较为理想的结果。     

动态GPS精密单点定位三种星历精度差异分析

针对传统的动态GPS中采用不同星历的定位精度问题,给出了无电离层模型数学方程,改正了电离层延迟、对流层延迟、多路径效应、相对论效应以及天线相位中心偏差等误差的影响,采用扩展Kalman滤波解算出每个历元时刻接收机坐标。采用Rapid、Final与RTS共3种不同星历产品计算KPPP,比较了3种不同星历解算结果。对比实验表明:使用Rapid星历计算KPPP结果与Final星历计算结果偏差很小,处于2cm之内,故在时效性要求较高的动态GPS工程应用中可以采用Rapid星历替代Final星历;而使用RTS星历计算结果与Final星历计算结果偏差1.3m,使用RTS星历定位精度低于Final、Rapid星历计算结果,但其具有实时定位的明显优势。     

BDS接收机天线相位中心标定

在高精度GNSS定位中,接收机天线相位中心偏差(PCO)和天线相位中心变化(PCV)的影响不可忽略。目前,IGS发布的绝对天线相位模型文件中包含了GPS/GLONASS系统的标定值,但是没有发布北斗系统(BDS)的标定值。本文借助机械臂可以控制天线自由旋转,在数小时内实现全方位GNSS观测的特性,采用历元间差分的方法对接收机天线包括GPS L1/L2和BDSB1I/B2I/B3I等多个频点的PCO和PCV分别进行标定和拟合。标定结果表明,比较最小二乘估计的GPS PCO与IGS发布值,其STD和RMS在L1/L2上均小于1 mm;BDS PCO估计值的STD在B1I/B2I/B3I上分别为0.5、0.3、0.3 mm。利用球谐函数拟合的GPS PCV格网值与IGS发布值相比,其偏差在天顶距小于75°时均小于1.5 mm。BDS PCV拟合值范围均在-5~8 mm,且随天顶距变化曲线呈现波谷状。BDS PCV在低高度角处拟合值波动较大,随方位角变化曲线峰值-峰值最大达到了5.6 mm。     

北斗导航卫星相位中心修正

北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）发播电文时利用卫星钟差a₀参数修正了B3频点相位中心与质心差异的大部分偏差,利用卫星群延时间参数（timing group delay,Tgd）修正不同频点相位中心的差异部分。该方法实质是利用各向同性的卫星钟差修正具有各向异性的天线相位中心偏差,改正精度有限。为进一步提高广播星历精度,提出了先对卫星位置进行相位中心改正,再对相位中心的轨迹进行广播星历拟合的处理方法,分别比较了两种改正方法对用户距离误差（user range error,URE）以及精密单点定位精度的影响。分析表明,两种方法都能使URE和定位精度得到提高,且新方法比利用卫星钟差a₀参数的修正精度提高了约76%,定位精度提高了约12.5%,同时新方法的改正精度不受时空因素影响。利用广播星历拟合修正天线相位中心与不进行天线相位中心比较,定位精度提高约38.1%。最后分析了Tgd参数修正各频点天线相位中心不一致的残差,影响在毫米级,可以用于修正相位中心的频间差异。     

利用PPP分析GPS天线积雪引起的信号传播延迟

分析了GPS天线积雪对载波信号场强、功率的影响,推导了载波信号传播延迟的简化计算公式,利用精密单点定位(PPP)计算了测站在GPS天线积雪产生和消除前后的单日解。结果显示,天线积雪使得天线相位中心产生偏移,对平面和高程方向的影响为数个cm,甚至更大。     

基于北斗的精密单点定位估计对流层天顶延迟精度分析

通过全球导航卫星（GNSS）系统获取对流层天顶延迟对于气象和电波折射修正具有重要应用价值。利用自主研发的静态精密单点定位软件CRPPP,基于国际GNSS地球动力学服务局（IGS）发布的北斗系统（BDS）精密星历和精密钟差,给出了BDS估算天顶延迟结果。以IGS发布的全球定位系统（GPS）结果为参考对比,BDS估算天顶延迟结果平均偏差优于5mm,均方根误差（rms）优于2．3cm．同时,给出了西沙地区GPS与BDS估计结果,结果表明：利用北斗系统估计的对流层天顶延迟精度与GPS相当。     

GPS接收机天线相位中心偏差的三维检定研究

根据GPS接收机天线相位中心的几何关系，在超短基线相对定位法的基础上，利用旋转天线，结合精密水准测量，给出了一种天线相位中心偏差三雏检验的方法。实例表明，该方法具有较高的精度和可靠性，适合于在野外对GPS接收机天线相位中心偏差进行实际检定。     

GPS天线相位中心改正方法研究

由于天线本身的特性及机械加工等原因,GPS卫星和接收机天线相位中心与其几何中心不重合,从而产生相位中心偏差。某些类型的天线该偏差甚至可达数cm,直接影响高精度GPS测量的精确可靠性[1]。讨论了GAMIT软件在高精度GPS数据处理中进行天线相位中心改正的原理、方法和策略,结合美国IGS观测站及南加州区域站观测数据,对改正方法及策略进行了实验对比与分析。结果表明:对接收机天线相位中心和卫星天线相位中心采用模型改正,而卫星天线相位中心偏移不改正,所得到的基线解算结果较好[2];地面接收机天线方位角的变化对U方向的基线解算结果有较大影响,在高精度GPS测量中,必须进行天线方位角的变化改正。