IGS14地球参考框架更新及其对GPS精密定轨的影响

IGS14地球参考框架发布后,IGS分析中心参考框架已从IGS08转到IGS14,研究框架变化对精密定轨影响变得尤为迫切和重要。为了验证参考框架更新对精密定轨的的影响,该文采用不同的参考框架进行全球定位系统(GPS)精密定轨,并将定轨结果与国际GNSS服务(IGS)分析中心的轨道产品进行对比。实验结果表明,对于GPS卫星,轨道与IGS精密轨道互差均值从32.83 mm变为29.1 mm,重叠弧段均值从29.5 mm变为26.9 mm,更新参考框架后GPS的定轨结果得到提高。相较于IGS08地球参考框架,IGS14地球参考框架在测站位置速度精度、站点震后形变效应的影响和周年半年误差信号等处理上,更加接近测站实际的运动变化过程,有助于提高精密定轨的精度。     

华北GPS网GAMIT计算结果与IGS站选取的关系探讨

利用GAMIT软件对1999年华北GPS网的观测数据进行了处理，在处理过程中，对IGS站的选取分为：（1）选取15个IGS站；（2）选取6个IGS站；（3）选取3个IGS站；（4）对不选IGS站的四种情况进行了计算，并对四种情况得出的结果从基线向量、测站坐标、基线的重复率和计算所得的均方根的残差nrms四个方面进行了比较，得出了以下结论：使用GAMIT软件处理GPS资料时，最好选取IGS站为区域网提供参考框架；IGS站的选取，数量上不一定最多，但空间分布上应尽量均匀；对华北GPS网，选取6个左右的IGS站即可；多期GPS资料在处理时应尽量选取相同的IGS站进行计算。     

随机优化算法的BDS卫星精密轨道确定

针对全球北斗地面基准站分布不均匀而影响北斗定轨精度的问题,该文采用格网控制的随机优化选站方法,兼顾测站的质量、分布和站点稳定性等因素,对全球分布的MGEX站均匀选取。运用加权GDOP指标评价选站的有效性,并全面分析了测站数量、分布和质量对定轨精度的影响。结果表明,该方法选取30个测站时,北斗卫星的GEO、IGSO和MEO卫星的精密轨道精度分别为221.56、12.59和6.81cm,比格网法选站有了较大提高。在一定范围内,测站数越多定轨精度越高,全部测站参与解算反而会使定轨精度降低。     

GNSS卫星精密定轨全球地面基准站网随机优化算法

为确保GNSS精密定轨精度和可靠性,需要顾及站点稳定性和观测质量等信息,在全球范围内均匀选取一定数目的地面基准站。在探讨测站数量和分布对导航卫星精密定轨影响的基础上,针对GNSS定轨地面跟踪站在全球分布不均匀的现状,综合考虑站点几何分布、站点稳定性和观测质量信息,提出基于格网控制概率下的全球测站随机优选方法。该方法综合利用格网方法和随机优化方法,通过全球测站分配一定的概率,进而随机抽样和筛选得到全球均匀分布的测站构型。实验结果显示,该方法在全球范围内选取30个测站时,GPS精密定轨的精度能达到2.15 cm,60个测站时,定轨精度优于1.26 cm;90个测站时,定轨精度可提高到1 cm以内。     

抗差估计在多站多星卡尔曼滤波精密定轨中的应用

针对在多站多星卡尔曼滤波定轨中,粗差探测判断标准选择不合适时会影响卡尔曼滤波解精度的问题,采用放宽粗差探测阈值并在滤波阶段采用抗差估计的方法来控制滤波的精度。利用IGS站和BD站的观测数据,分别计算了GPS、BD卫星单天弧度的定轨结果,并与IGS精密星历、武大精密星历作比较。结果表明,利用抗差卡尔曼滤波方法轨道精度得到了提高。     

3种测站布局星载观测数据增强定轨研究

低轨卫星(LEO)星载观测数据可削弱导航星精密定轨时对地面站的依赖性。分析了在全球测站均匀但不均衡、国内区域测站加入我国南北极测站、仅国内区域测站3种测站布局情况下,加入LEO进行联合定轨时LEO对导航星定轨的增强程度。使用双星GRACE和地面实测数据进行了定轨实验分析,并对轨道进行1 d预报。结果表明,3种测站布局加入LEO后定轨精度一维RMS分别提高了6 mm、2.7 cm和2.5 dm,提高程度分别在19.5%、38.2%、63.1%,区域测站提高最为明显,加入我国南北极测站定轨精度提高至5 cm以内;切向、法向、径向均有相应程度的提高,切向稍大;轨道预报精度分别提高了15.3%、28.9%、66.0%,与定轨精度提高程度相一致。     

陆态网GPS精密定轨方法与精度分析

介绍中国大陆构造环境监测网络精密定轨的方法和过程。基于2011-04-10到2011-04-19连续10d的IGS核心站观测数据,分别用全球120个IGS核心站和77个IGS核心站进行比较计算,并给出了精密定轨精度的统计分析结果。     

IGS测站的非线性变化研究

基于坐标模式的广义网平差模型，利用IGS发布的对GPS全球站处理后形成的单天解SINEX文件，通过自编软件计算了IGS测站的时间序列，并发现IGS测站存在非线性变化。利用频谱分析方法得出了IGS测站存在年周期或半年周期的变化，同时利用经验模型建立了IGS测站的测站速度函数。指出了仅利用1个线性量估计IGS跟踪站的速度值会存在偏差，应建立周期性变化模型，或采用分段线性化的方法，每隔一定的时间给出1个对应的速度。     

BDS-3多频非差非组合精密定轨精度分析

针对北斗三号卫星导航系统(BDS-3)五频点观测数据和非差非组合精密定轨理论，介绍了非差非组合观测模型和参数估计方法，提出了利用K均值聚类算法(K-means)进行测站选取的策略，分析并讨论了非差非组合方法的优势.通过K-means和人工经验选取两种测站选取方案，分别使用BDS-3五频，B1C+B2a、B1I+B3I三种频率选择方式，利用30个观测站，对BDS-3中轨道地球卫星(MEO)和倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)进行精密定轨处理.结果表明：当接收B1C+B2a频点观测数据测站不足时，非差非组合方法可以通过利用五频观测数据增加观测数据数量、优化测站布局，提高定轨精度，与B1C+B2a频率组合相比，五频定轨结果切向(A)、法向(C)、径向(R)和三维(3D)方向均方根(RMS)月均值分别提升0.003 m、0.004 m、0.003 m和0.007m;K-means算法选取的测站与人工经验选取相比，分布更加合理，定轨精度更高，三种频率选择方案MEO卫星3D RMS月均值精度分别提升0.009 m、0.017 m和0.009 m.     

地面测控站分布对北斗卫星精密定轨的影响

北斗卫星精确定轨是北斗卫星导航系统应用与服务的核心技术,而地面测控站的分布是影响其精度的主要原因之一。针对北斗卫星地面跟踪站的现状,该文基于几何法定轨的基本原理,将卫星定轨的观测方程线性化,根据位置精度衰减因子值的构成,分析了测站分布与卫星定轨精度之间的关系。通过3种实验方案,对比不同测站分布和测站数量对北斗卫星定轨精度和计算效率的影响。实验结果表明:仅利用现有iGMAS站和BETS站的观测数据,很难获取高精度的北斗定轨结果;增加国际MGEX的北斗数据后,定轨精度有明显提高,尤其体现在GEO卫星切线方向;利用40个全球均匀分布的北斗站与利用70个站的定轨精度相当,但前者的解算效率较后者可提高近1倍。     

IGS站的选取对陆态网解算精度的影响

当前关于IGS站选择对GPS数据解算的影响尚未有定论,讨论陆态网数据解算过程中IGS站的选取问题,简要介绍陆态网和GAMIT软件,分析IGS基准站的分布以及数量对陆态网解算精度的影响。在本文的GAMIT参数设置下,通过实验发现,进行陆态网解算时只需要加入北半球的IGS站就可使基线得到较好的U方向解算精度,而陆态网选择8个左右的IGS站较为合适。     

基于IGS网络资源的完备性监测研究

本文从国际知名的高精度数据处理软件BERNESE软件入手,选择欧洲三个IGS跟踪站2002年1年的原始观测数据,应用IGS网络资源包括GPS精密星历,GPS精密钟差,地球自转参数文件,进行精密单点定位计算,讨论卫星轨道对完备性监测的影响,并将IGS跟踪站视为监测站和用户站,实现对IGS监测站和用户站的完备性监测。     

非差虚拟观测值的网络RTK实现

网络RTK是利用多基准站观测值实现流动站附近的误差建模,其中包括对流层、电离层延迟和卫星轨道等误差。讨论了利用VRS技术实现网络RTK中的几个关键技术,包括将多基准站插值所得的双差大气延迟添加到非差模式的VRS观测值中,利用IGS的超快速星历中的预报部分改正广播星历误差和利用恒星日滤波改正VRS的伪距多路径效应。24 ...     

SPODS软件GPS/GNSS网解的模糊度解算方法

为了尽可能多地固定模糊度,需要定义一组"最容易被固定"的独立双差模糊度,当前最优的方法(传统方法)是分基线层和网层对候选双差模糊度进行独立性检验,其中候选模糊度按照其综合固定成功概率进行排列。考虑到通常的网解中,测站数量远多于卫星数量,提出了先星座层再网层的分层独立模糊度选取方法以及基于更新协方差阵上三角平方根的序贯模糊度固定方法,并应用于西安测绘研究所自主设计和开发的SPODS软件中。采用包含64个IGS监测站的实测GPS数据进行单天解算试验,验证了该方法的正确性。试验结果表明,该方法和传统方法得到的单天GPS轨道解与IGS最终综合轨道比较的1DRMS都约为0.012m,独立双差模糊度成功固定的比例约为92%,两种方法仅有非常细微的差异。不同测站数量的进一步试验表明,该方法和传统方法在网层需要采用Grams-Schmidt方法进行独立性检验的候选双差模糊度数量的比约等于卫星和测站的数量比,这与理论分析结论一致。对于实际应用中更为普遍的测站数量大于卫星数量的情况,该方法将减少独立双差模糊度选取的计算时间,且测站数越多,其优势越明显。     

New IGS Station and Satellite Clock Combination

Following the principles set forth in the Position Paper #3 at the 1998 Darmstadt Analysis Center (AC) Workshop on the new International GPS Service (IGS) International Terrestrial Reference Frame (ITRF) realization and discussions at the 1999 La Jolla AC workshop, a new clock combination program was developed. The program allows for the input of both SP3 and the new clock (RINEX) format (ftp://igsch.jpl.nasa.gov//igscb/data/format/rinex_clock.txt). The main motivation for this new development is the realization of the goals of the IGS/BIPM timing project. Besides this there is a genuine interest in station clocks and a need for a higher sampling rate of the IGS clocks (currently limited to 15 min due to the SP3 format). The inclusion of station clocks should also allow for a better alignment of the individual AC solutions and should enable the realization of a stable GPS time-scale. For each input AC clock solution the new clock combination solves and corrects for reference clock errors/instabilities as well as satellite/station biases, geocenter and station/satellite orbit errors. External station clock calibrations and/or constraints, such as those resulting from the IGS/BIPM timing pilot project, can be introduced via a subset of the fiducial timing station set, to facilitate a precise and consistent IGS UTC realization for both station and satellite combined clock solutions. Furthermore, the new clock combination process enforces strict strict conformity and consistency with the current and future IGS standards. The new clock combination maintains orbit/clock consistency at millimeter level, which is comparable to the best AC orbit/clock solutions. This is demonstrated by static GIPSY precise point positioning tests using GPS week 0995 data for stations in both Northern and Southern Hemispheres and similar tests with the Bernese software using more recent data from GPS week 1081. ? 2001 John Wiley & Sons, Inc.     

高性能原子钟钟差建模及其在精密单点定位中的应用

鉴于当前许多IGS跟踪站均配置有高性能原子钟的现状,本文首先采用修正Allan方差法分析了不同IGS跟踪站的接收机钟随机噪声的时域特性,进而评估了不同类型接收机的短期稳定度及钟差建模的可行性,然后利用IGS站配有氢原子钟的观测数据,在精密单点定位算法中,通过对钟差参数进行短时建模约束接收机钟差的随机变化,进而改进精密单点定位(PPP)的定位性能。试验结果表明钟差建模方法显著降低了高程分量参数、天顶对流层延迟参数与接收机钟差参数之间的相关性,GNSS高程分量的精度可提高50%。该方法对于提升PPP技术在地壳形变监测、低轨卫星定轨、水汽监测及预报等高精度GNSS地学领域的应用水平具有一定意义。     

区域CORS在线定位系统设计与实现

目前我国大部分省市已建立连续运行参考站系统且获得大量观测成果,但是由于涉及到数据保密问题,CORS系统成果的利用仍局限于政府部门。文中以已有CORS在线服务系统软件架构为基础,加入用户参数设置及结果分析模块,研发区域CORS在线定位系统(Regional CORS Online Positioning System,RCOPS)。由于区域CORS基准站密度大于IGS站密度,降低基准站与用户站的距离,有利于削弱站间距离相关误差,从而提高相对定位精度。经过实际数据测试,得出RCOPS系统(基准站与待定点平均距离51km)精度在XYZ方向上可以达到毫米级,高于使用IGS站作为基准站(IGS站与待定点距离大于500km)进行事后定位的精度。     

On the Non-linear Motion of IGS Station

With the daily SINEX files of the IGS, the time series of IGS stations are obtained using an independently developed software under generalized network adjustment models with coordinate patterns. From ...