GPS技术周年系统性误差的检测与分析

当利用GPS测站坐标残差数据分析研究测站坐标周年非线性变化规律时,GPS技术本身的周年系统性误差是其中重要部分。本文针对GPS技术的周年变化特点利用并置站SLR残差数据对GPS测站残差数据中的部分周年系统性误差进行了检测分析,对于进一步量化GPS周年系统性误差对测站坐标精度以及测站坐标周年非线性变化的影响有一定的借鉴意义。     

联合GNSS和SLR观测对地球自转参数的解算与分析

选取不同数量的IGS站,分别利用GPS和GPS+GLONASS观测数据计算ERP参数,并将结果和IGS公布值进行比较,分析测站数量增加和加入GLONASS观测数据对解算ERP参数的影响。此外,还利用GLONASS卫星的全部卫星激光测距(SLR)数据进行ERP参数解算,并将SLR结果和GNSS解算结果联合计算ERP,结果表明,联合SLR可改善GNSS数据解算ERP参数及高频ERP参数的系统性误差影响和稳定性。     

并址技术在监测地壳垂直运动方面的应用

并址技术是指在同一测站并置GPS、SLR、VLBI等不同空间定位技术的手段。利用全球分布的31个并址站近10 a连续观测数据对地壳垂直运动进行监测,结果表明运用不同技术手段对相同地理位置地壳运动监测的结果存在相似性,同时也存在一定程度的差异。针对这种现象,进行了系统分析与探讨。     

并址技术在监测上海台站垂直运动方面的应用研究

并址技术是指在同一测站位置同时利用GPS、SLR、VLBI等不同空间定位技术进行观测的方法。本文利用上海台站并址的GPS、SLR、VLBI技术观测近10年的数据对台站所处地壳垂直运动进行监测,发现不同技术手段对相同地理位置地壳运动监测结果存在相似性,同时也有一定程度的差异,针对这种现象本文进行了分析与探讨。     

一种适用于CGCS2000坐标框架的多源数据融合方法

针对单一的GPS技术并不能准确地确定地球质心,无法真正地实现地心坐标参考框架,为了满足CGCS2000坐标框架对高精度地球质心和高精度尺度基准的需求,未来的CGCS2000坐标框架将是多源空间大地测量技术融合的组合框架,该文提出了一种适用于CGCS2000坐标框架,并基于GPS、VLBI、SLR等大地测量技术的数据融合方法,利用该方法进行多源大地测量观测数据融合得到组合坐标框架,将得到的结果与ITRF综合解进行比较。结果表明:GPS、VLBI、SLR测站各方向坐标平均误差值约20mm,速度场各方向平均误差约1mm/a,水平方向速度场误差小于垂直方向速度场误差,误差较大的测站多居于板块分界带及其边缘。基于实验结果表明,该方法可以满足CGCS2000坐标框架对多源数据融合的要求。     

联合区域叠加滤波法与小波变换去除GPS站坐标时间序列噪声

GPS站坐标时间序列中存在的周期性与非周期性误差严重影响了对测站运动特征的分析及其非线性变化的物理机制解释。因此,为削弱噪声的影响,本文首先利用区域叠加滤波法去除了南加利福尼亚地区16个测站时间序列的共模误差,以此削弱时间序列中存在的包括周年和半周年误差在内的周期性误差。为去除滤波后残留的噪声,对滤波后的信号进行静态离散小波变换,提取了周期为半周年以上的信号。结果表明,联合区域叠加滤波法与小波变换对GPS站坐标时间序列进行处理,既能够削弱周期性误差对信号的影响,又能较好地提取测站的非线性运动信号。     

ITRF2005:基于测站位置和地球自转参数的最新地球参考框架

与之前的国际地球参考框架(ITRF)将全球长期解作为输入数据进行组合不同,ITRF2005将测站坐标(卫星技术每星期的数据和VLBI每24小时的数据)和每天的地球自转参数(EOPs)作为输入数据。使用测站位置时间序列的优势在于可以监控测站的非线性运动和非连续性,并检验框架物理参数即原点和尺度的时变特性。ITRF2005原点定义为:相对于由SLR技术13年的观测数据所得的地球质心的平移和平移速度为零;尺度定义为:相对于由VLBI技术26年的观测数据所得的尺度及其变化率为零;ITRF2005的定向(2000.0历元)及其速率与ITRF2000中70个高质量的测站一致。ITRF2005原点(2000.0历元)及其速率相对于ITRF2000沿X,Y,Z轴在0.1,0.8,5.8mm和0.2,0.1,1.8mm/y的水平上一致,其分量的误差分别为0.3mm和0.3mm/y。两个参考框架原点间一致性差可能是因为SLR网的几何图形差。ITRF2005组合中包含了84个并置站,尺度的不一致性在2000.0历元为1ppb(赤道处为6.3mm),SLR和VLBI由各自时间序列堆栈得到的长期解之间尺度不一致性为0.08ppb/yr。这些不一致性可能是因为SLR和VLBI网形差、并置站质量不好、局部联系的不确定性、系统误差影响以及数据分析中模型改正的不一致性。ITRF历史上,ITRF2005第一次采用了紧组合的方式给出了与之相一致的EOP序列,包括由VLBI和卫星技术得到的极移和仅从VLBI得到的UT和日长数据。     

电离层延迟高阶项对GPS精密单点定位精度影响分析

随着GPS卫星轨道、钟差及各种误差修正模型的不断精化,静态精密单点定位(PPP)定位精度达到mm级,进行电离层延迟高阶项较小量级的误差改正研究,对改进PPP数据处理策略具有重要的参考价值。本文利用分布在不同地理纬度的5个IGS跟踪站3天的观测数据,对比分析了电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度及静态PPP定位精度的影响。分析结果表明,电离层延迟二阶项、三阶项对GPS观测值精度的影响分别为cm级和mm级,对低纬度地区PPP定位精度的影响大于3 mm,但对中高纬度的测站观测值、定位精度的影响比低纬度地区小很多。      

不同观测技术的Jason-2卫星精密定轨评估

针对GPS、SLR和DORIS三种不同手段的各自定轨精度问题,本文基于不同的轨道评估方法进行了深入分析。以JASON-2卫星为例,分析了姿态模型误差及其对定轨精度的影响,分别讨论了GPS、SLR和DORIS的定轨策略和定轨精度,并基于轨道评估结果进行了轨道叠加。基于实测数据进行了试验,试验结果表明,JASON-2卫星姿态模型误差对DORIS、GPS和SLR轨道影响分别为0.040、0.036和0.033m;DORIS定轨结果优于GPS和SLR,SLR定轨精度最差;基于SLR验证和轨道重叠结果加权,对GPS、SLR和DORIS轨道进行轨道叠加,其精度一致,通过与JPL轨道比较,其径向精度为2cm。     

利用SLR检核GPS35卫星广播星历精度

论述了利用SLR检核GPS卫星广播星历精度的基本方法。采用2005年9月1日至11月30日3个月的SLR观测数据对GPS35号卫星广播星历的精度进行了检核,检核结果表明,观测时段内,由广播星历误差所引起的用户等效距离误差约为35cm。由此我们可以得出结论,在观测时段内GPS35号卫星广播星历的精度能够保障导航和实时定位工作的要求。     

基于DEM的GPS仿真观测实现

利用GPS仿真测量技术不需野外观测即可获得大量所需观测数据,可用于最优GPS选点、最优作业方案制定、各种复杂环境下GPS测量精度和可靠性研究、各种GPS应用研究等领域。本文给出了GPS仿真的原理、方法及误差模型,利用Visual Basic.Net语言对ArcGIS进行了二次开发,编制了基于DEM的静态GPS观测值的仿真软件,并通过仿真数据分析,可以得出最优测站位置和最佳的观测时段。     

ITRF南山GPS连续参考点数据质量分析

新疆天文台南山GPS观测站是国内、国际建立和维持ITRF进行全球动力学研究的参考点之一,由于其测站的特殊地理位置,测站的GPS观测受到国际及国内相关学者的重视。为了确保测站GPS观测数据的精度,对观测数据进行质量评定。选取2012-11-15~12-15 GUAO站GPS观测数据进行统计分析,重点分析了信噪比的强弱及多路径效应对观测数据的影响。     

利用SLR数据进行广播星历精度评估

论述了利用SLR观测数据进行广播星历精度评估的原理、方法及计算模型.通过理论分析及对比试算,得出该方法所能达到的精度为0.03 m,与微波观测数据计算结果存在近50 mm的系统差,验证了方法的可行性.该方法为广播星历精度评估提供了独立的外部检核条件,克服了利用精密星历评估必须事后进行的缺点,达到了实时处理的效果.采用2005年SLR观测数据对GPS 35卫星广播星历精度进行了实测数据评估,给出了有益的结论.     

空间技术测定地壳运动的相互比较

基线长度变化率反映了测站间的地壳运动情况.采用国际空间数据分析中心提供的GPS和VLBI实测站速度数据,解算了并置站间的基线长度变化率.并置站间不同技术测定的地壳运动的相互比较,可以发现不同技术测定地壳运动的系统差.研究结果表明,VLBI基线长度变化率比GPS的相应值系统性地偏大约2%,GPS基线长度变化率比VLBI的相应值快一个常值(约0.6 mm/a).     

西北地区连续运行基准站垂向运动机制探讨

通过对西北地区部分长期稳定CORS站观测数据进行处理分析,发现这些测站垂向运动规律十分相似,周期性震荡特征明显。综合分析各种物理机制,对其中部分震荡特性进行了解析与探讨。     

削弱GNSS多路径效应的半天球格网点建模方法

多路径效应与测站观测环境相关,无法利用差分的方式消除或削弱,是GPS精密数据处理时的主要误差源。为此,本文提出了一种利用半天球格网点模型削弱测站多路径误差影响的新方法MHGM(multi-point hemispherical grid model)。该方法对以测站为球心的半天球进行格网点划分,通过格网点的参数化描述,实现测站处多路径误差建模,可适用于现有各类GPS数据处理的软硬件设备和观测环境。本文算例的测试结果表明,采用新方法建模后双差观测值残差的RMS均值改善率平均在73.9%左右,较传统恒星日滤波方法的改善效果平均可提升26.9%,对于静态观测数据,按实时动态相对定位处理模式可获得平面精度约1.7 mm,高程精度约3.0 mm的定位结果。此外,MHGM模型还可进一步用于对测站周边可能存在的多路径误差源进行方位评估,对从物理意义上消除多路径误差源的影响给出一定的指导性意见。     

均值漂移模型在地壳运动异常测站剔除中的应用

地壳运动及形变分析时，一般认为块体运动以刚性运动为主，整体具有长期稳定性。但受块体局部构造运动和观测粗差影响，少数测站会出现异常运动，只有剔除这些异常测站才能获得对研究区域地壳的长期运动趋势及运动规律的合理分析结果。长期以来，在进行测站筛选时，大多采用将残差标准差的验后估计与残差相比是否超过某一限值来判别异常测站，做法不具备检测粗差的能力，对异常测站剔除并不充分。本文提出利用均值漂移模型对异常测站进行剔除，并与拟准检定法及传统基于残差标准差的简单LS估计法进行对比；对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的近几期GPS观测的速度场数据进行拟合分析。结果表明，通过均值漂移量求解的迭代过程，不仅能起到抗差测站筛选的作用，而且与拟准检定法相比，还能避免拟准观测选择不准确造成的影响，从而获得更高速度场拟合精度。     

GPS卫星数据仿真

本文根据GPS卫星数据的特性,详细地阐述了GPS卫星观测数据仿真的基本原理,通过对GPS卫星观测数据进行仿真模拟,并利用模拟的卫星观测数据计算得到指定卫星的伪距观测值,并根据模拟观测数据计算出测站点坐标值,将模拟计算结果与真实的伪距观测值和测站坐标值进行比较。根据数据比较结果,探讨和分析GPS卫星观测数据仿真原理的正确性和可靠性,为后续的GPS卫星数据提供有益的借鉴和帮助。     

基于SLR的GRACE卫星定轨中重力场模型对轨道精度的影响

以GRACE卫星为例,分析比较利用SLR观测资料进行卫星定轨时,采用不同重力场模型对GRACE卫星定轨精度的影响;以及重力场截断阶引起的积分轨道差异;同时,将定轨结果与采用GPS确定的定轨结果进行比较,分析与GPS定轨结果的差异.实验证明.重力场模型选择GGM02C的定轨结果优于选择JGM-3的定轨结果,基于SLR的定...     

模糊聚类定权法对SLR定轨精度的影响

针对卫星激光测距（satellite laser ranging，SLR）精密定轨过程中存在的测站观测数据合理定权问题，将一种改进的模糊聚类算法引入到SLR观测数据定权中。基于国际激光测距服务（International Laser Ranging Service，ILRS）提供的全球SLR测站性能报告，对测站进行近实时滑动分类定权，改变SLR数据处理中权重的经验或者随意性选取模式。经过LAGEOS1卫星2014年1月至2016年12月3年全球SLR实测数据处理的测试。结果表明，当考虑LAGEOS标准点总数、LAGEOS标准点RMS值以及LAGEOS标准点合格率这3项测站质量控制因素确定的测站权值能最大限度地提高卫星定轨精度和观测数据的使用效率，对参与计算的365个3 d弧段数据，91.46%弧段精度得到提高，平均提高约3.7 mm，且每个测站的定轨残差RMS也得到了降低。这对于正在迈向毫米级测量精度的SLR技术至关重要。