实时精密单点定位的远海实时GPS潮汐观测

针对IGS实时数据流产品,该文开展了实时精密单点定位技术在远海实时GPS验潮中的应用研究。对RTS改正的实时精密卫星轨道和钟差进行了精度验证和分析,给出了实时精密单点定位的数据处理策略以及实时GPS验潮的基本流程;组织和实施了渤海湾船载GPS验潮试验,以压力式验潮仪数据为参考,对远距离实时GPS潮汐测量结果进行了精度分析。结果表明:以IGS最终卫星轨道和钟差产品为参考,实时数据流产品实时精密卫星轨道在X、Y、Z方向的精度均优于3cm,卫星钟差的精度优于0.15ns;采用傅里叶低通滤波方法,消除波浪对潮汐观测的影响,进一步提取潮位信息。在忽略船体姿态改正的情况下,实时精密单点定位验潮相对于压力式验潮仪结果的最大偏差优于20cm,RMS达到7.5cm。     

船载GNSS探测海洋水汽信息的影响因子分析

利用船载全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）方式探测海洋水汽含量,可丰富海洋水汽观测量和观测密度。利用印度洋航次试验实测数据,基于精密单点定位技术对海洋上空可降水份探测的精度问题进行了研究,主要分析了GNSS高程与可降水份之间存在的耦合关系,标定了动态GNSS的高程精度,分析了不同算法对可降水份估值的影响。结果显示:①固定解与浮点解、多系统与单系统对可降水份估算的影响不大,而不同软件、不同卫星星历和钟差产品对可降水份估算的影响较大,量级为2~4 mm;②高程与可降水份之间存在耦合关系,经初步估算,高程的均方根误差每增加24mm,则可降水份估值的均方根误差相应增加约1mm;③惯性测量单元垂荡值与精密单点定位高程结果之间的相关系数高达99%,二者的互差优于30mm,满足动态GNSS海洋水汽估计对高程精度的要求。     

基于沿海业务观测的ＢＤＳ大气可降水量反演

随着中国北斗导航卫星系统新一代ＢＤＳ－３卫星发射,需要对ＢＤＳ反演大气可降水量的精度进行评估。选取 ４个中国沿海ＧＮＳＳ业务观测站,采用精密单点定位方法,设计了ＢＤＳ－２、ＢＤＳ－３和ＢＤＳ－２／３等３种数据处理方案, 开展岸基ＢＤＳ水汽反演试验,并以ＧＰＳ　ＰＷＶ和ＥＣＭＷＦ提供的ＥＲＡ５产品作为参考值,对ＢＤＳ　ＰＷＶ进行精度分 析。结果表明,利用新一代ＢＤＳ－３卫星反演的ＢＤＳ－３ＰＷＶ和ＢＤＳ－２／３ＰＷＶ与ＧＰＳ　ＰＷＶ和ＥＲＡ５ＰＷＶ参考值均 具有很好的一致性,其平均偏差分别为０．６ｍｍ和０．２ｍｍ,均方根误差分别优于１．０ｍｍ和１．６ｍｍ,具有较高的精 度,从而验证了新一代ＢＤＳ－３卫星对ＢＤＳ水汽反演精度提升的贡献;ＢＤＳ－２／３ＰＷＶ的精度略优于ＢＤＳ－３ＰＷＶ,在 一定程度上验证了ＢＤＳ混合星座对水汽反演精度的影响。     

青岛地区大气加权平均温度模型优化

大气加权平均温度是GNSS气象学中大气可降水量反演的一个关键变量,其精度对水汽反演结果具有重要影响.利用IGRA提供的青岛站2013-2017年的探空资料,采用单站建模方法,考虑单因子、双因子以及周期性误差改正等因素,构建和优化了青岛地区的大气加权平均温度模型;分别以青岛站2018-2019年的探空数据和ECMWF模式数据为参考,对本地化优化模型进行了精度分析.结果表明,青岛地区本地化优化模型基本消除了周期性误差影响,精度优于现有模型.     

沿海GPS业务观测在海底地震监测中的应用

以2011年日本Mw9.0级特大地震为例,对国家海洋局沿海GPS业务观测系统在海底地震监测中的应用进行了研究。采用自行研制的精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)软件,基于静态和动态模式,先提取GPS站点的瞬时地表同震位移和震后形变,再反演得到了震源方位、站点上空大气水汽的动态变化等信息。研究分析日本强震对沿海GPS站址的影响以及该系统对日本强震响应的灵敏性,揭示沿海GPS观测系统在海底地震监测及海啸预警中的作用,据此拓展了该系统的应用,为沿海GPS业务观测系统的运行、维护和业务拓展提供了科学依据。     

IGS RTS产品数据中断修复方法研究

针对IGS RTS（real time service）实时数据流产品难以避免的数据中断现象,开展了RTS数据中断修复方法研究,提出“插值修复”方法。在对RTS数据中断的区间分布进行统计分析的基础上,选取15 min为可修复的最大数据中断区间;采用常用的拉格朗日插值方法进行RTS轨道数据中断修复,对不同阶数的插值修复效果进行比较;提出新的基于RTS改正的精密卫星钟差计算方法,采用拉格朗日插值、三次样条插值、线性插值和线性拟合等方法进行RTS钟差数据中断修复和结果对比;最后利用IGS跟踪站观测数据和修复后的RTS产品,进行静态模拟动态的准实时PPP实验,对“插值修复”方法的效果和PPP定位精度进行验证。     

精密单点定位的一种低动态解法

采用自适应选权滤波法,对低动态精密单点定位的解算方法进行研究,并编写了精密单点定位程序。通过合理选择自适应因子参数,对船载动态GPS测量数据进行了事后精密单点定位处理。结果表明:相对于经典卡尔曼滤波方法,采用自适应选权滤波法可大大提高低动态精密单点定位解的精度,X、Y、Z三个方向的RMS分别提高了79.9%、69.7%和92.0%。     

日本3·11特大地震的GPS震时和震后响应

借助PPP软件,利用位于日本及周边国家的IGS跟踪站和国家海洋局GPS业务观测站数据,提取2011年3月11日日本里氏9.0级特大地震的震时、震后地表震动信息和水汽信息。首先采用动态PPP方法得到GPS站点的震时水平运动轨迹、震时三维坐标时间序列以及站点上空大气可降水量的动态变化;然后采用静态PPP方法得到GPS站点震前和震后的单天解坐标。通过对计算结果进行分析和比较,揭示了GPS站点的震时地表三维形变过程和震后地表永久性形变,验证了日本震后灾区的降雪过程,为GPS技术用于地震监测和灾害预警提供有价值的基础资料。     

GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度研究

讨论了利用Hatch滤波对双频消电离层组合伪距观测值进行相位平滑,对原Hatch滤波公式中的定权方法进行了改进.在此基础上,采用JPL提供的间隔为30 s的sp3事后精密星历和卫星钟差,对GPS双频相位平滑伪距及其单点定位的精度进行了研究.采用自编软件,利用IGS跟踪站观测数据进行了实际计算,并得出结论.     

基准站辅助的区域实时精密单点定位

针对常规实时精密单点定位(PPP)精度低、稳定性差的问题,该文采用附加基准站改正信息的精密单点定位算法,开展了基准站辅助的区域实时PPP应用研究.依托山东省卫星定位连续运行综合应用服务系统(SDCORS),采用IGU预报星历和钟差产品获取实时卫星轨道和钟差改正,探讨站间距、不同基准站、单/双基准站等对区域实时PPP的影响.实验结果表明,以事后PPP单天解坐标为参考,基准站辅助的流动站实时PPP坐标分量和点位平均精度均可达到厘米级水平;流动站实时PPP定位精度与站间距没有明显的相关性;基准站的选择对区域实时PPP结果略有影响,附加双基准站改正的PPP相比于单基准站改正PPP的结果更优,点位精度平均提升约8.6％.