基于我国全球连续监测与评估系统的ERP测定的精度分析

利用GPS观测资料解算地球自转参数,用全球均匀分布的22个IGS跟踪站(IGS05)的连续观测资料估计地球自转参数(ERP),并与IERS C04(UTC 0时)的结果相比较,二者相差很小,均在IERS的ERP估计精度范围之内。基于即将建成的COMPASS全球连续监测与评估系统跟踪站,选择其网的8个IGS跟踪站的资料进行了解算并进行了分析和比对。

国际GNSS监测评估系统数据采集与服务的研究及应用

【目的】国际GNSS监测评估系统(international GNSS Monitoring and Assessment System,iGMAS)通过布设全球GNSS跟踪站网,对全球四大卫星导航系统运行状况和主要性能指标进行监测和评估,由全球跟踪站网、数据中心等组成。【方法】全球跟踪站网主要完成原始观测数据采集,包括:导航卫星码伪距、载波相位、多普勒等,并发送到数据中心。数据中心收集跟踪站网的标准格式观测数据,对原始数据进行质量检查,并分类存储和备份,同时接收分析中心和产品综合中心数据处理后生成的轨道、钟差、大气等精密产品,并通过FTP、WEB等多种手段以标准数据格式提供GNSS数据和产品的服务。【结果】在GNSS监测评估、精密时间频率、地球动力学、大气科学、精密测绘等多个领域得到了应用。

iGMAS全球电离层延迟模型及并行计算策略

针对全球电离层延迟建模中传统串行处理方法效率低等问题，研究了基于全球分布的IGS跟踪站和iGMAS跟踪站观测数据实现全球电离层建模并行解算的基本方法、流程及策略。在Bemese软件基础上研制了一套iGMAS全球电离层延迟建模软件。为了验证并行解算方法的正确性和计算效率，利用全球200个左右IGS跟踪站和6个iGMAS跟踪站2014-08-20—2014-09-06共7周的观测数据，解算了快速电离层TEC格网。与IGS，CODE以及ESA最终电离层格网比较，结果表明：基于该方法解算的快速电离层TEC格网，与CODE，ESA以及IGS最终电离层TEC格网的互差，统计不同纬度带内偏差的均方根误差，全球范围内偏差的均方根误差均在1．5～2．5TECu之间，南北半球高纬度地区在0．5～1．5TECu之间，所有地区均优于5TECu，整体精度与IGS，CODE以及ESA最终电离层TEC格网精度产品相当。

基于iGMAS的星载原子钟性能评估

全球连续监测评估系统(international GNSS Monitoring&Assessment System,iGMAS)是我国建设的对全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)运行状况和主要性能指标进行监测和评估的平台。在卫星导航系统中,星载原子钟性能的好坏直接影响导航系统的服务性能,因此对星载原子钟性能的评估很有必要。基于iGMAS提供精密钟差和快速钟差产品,对北斗(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)和GPS的星载原子钟的准确度、漂移率、稳定性3个指标进行评估。实验结果表明,相对于精密钟差数据,快速钟差数据引入准确性评估误差量级在10-4,引入的漂移率和稳定性评估误差大于10^(-1),因此在评估允许误差大于10^(-4)的情况下,快速钟差数据可作为原子钟准确性评估的数据来源。

iGMAS多品牌监测接收机数据质量分析

为了验证全球卫星导航系统(GNSS)接收机研制状态,全面确认全球连续监测评估系统(iGMAS)监测站接收机性能,为后续GNSS接收机数据的质量评定做出贡献.基于iGMAS多品牌接收机比测实验,通过对多个品牌监测接收机多系统不同频点观测数据质量(完整率、多路径、周跳比、观测噪声)及零基线相对定位精度进行统计分析,综合评估了接收机工作性能及其观测数据的质量.结果显示:iGMAS监测站接收机数据质量及其性能满足相应标准;数据完整率和多路径方面,国内品牌接收机与国外水平接收机基本相当;在周跳比、伪距和载波相位噪声及零基线相对定位精度方面,国产监测接收机明显优于国外监测接收机.

基于iGMAS的BDS空间信号精度性能评估

全球连续监测评估系统(international GNSS Monitoring&Assessment System,iGMAS)是我国为了向导航用户提供安全可靠的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)服务而搭建的对导航性能指标进行监测和评估的平台。在卫星导航系统中,空间信号精度的优劣直接决定卫星导航的定位精度,因此对空间信号精度的评估十分必要。此次研究基于iGMAS提供的广播星历和精密星历产品,通过分段法求得用户测距误差,然后使用差分法分别求得用户测速误差和用户加速度误差。实验结果表明,用户测距误差、用户测速误差、用户加速度误差均达到国际精度(95%置信度),iGMAS下的广播星历数据可作为评估空间信号的数据来源;我国的iGMAS已经较为成熟,可作为评估空间信号精度的平台。

iGMAS BDS-3观测数据质量建模与应用

针对目前已有全球导航卫星系统(GNSS)数据质量分析软件模型中存在的可视化和批处理问题,提出了利用公式翻译器(Fortran)语言开发一款全球连续监测评估系统(iGMAS)多GNSS数据质量分析软件(MGQA)。该软件拥有可视化操作界面和批处理功能,可对多GNSS卫星信号数据从数据完整率、信噪比、多路径效应误差、电离层延迟变化率、周跳五个方面进行质量分析。采用该软件和GNSS数据预处理软件(TEQC)分别对全球定位系统(GPS)卫星观测数据质量进行评价,以TEQC的GPS数据质量分析结果为准确值,对比MGQA与TEQC软件质量分析结果,数据完整率中误差为0.27、信噪比中误差为0.85 dB、多路径效应误差中误差为0.046 m、电离层延迟变化率中误差为0.01 m/min、周跳中误差为1.67,二者结果具有高度一致性,验证了MGQA软件的有效性。基于iGMAS跟踪站观测数据,利用该软件对iGMAS各跟踪站接收BDS-3卫星信号的能力进行评价。结果表明:GNSS-GGR接收机在数据完整率方面表现的不如UB4B0-13478、CETC-54-GMR-4016以及CETC-54-GMR-4011接收机,CETC-54-GMR-4016接收机抗多路径能力较差,UB4B0-13478接收机削弱电离层延迟能力较差,GNSS-GGR接收机与CETC-54-GMR-4011接收机易发生周跳,且4种类型接收机对BDS-3卫星B2a频点信号的接收能力要强于B1C频点。

基于iGMAS产品的BDS/GPS组合RTK定位性能分析

随着各国自主导航系统的快速发展,多卫星导航系统组合定位成为当前研究热点,其可弥补单系统在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡严重区域无法提供连续、可靠的定位服务的不足。文章基于国际全球连续监测评估系统(international GNSS Monitoring&Assessment Service,iGMAS)产品,研究分析了中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)与美国全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合实时动态定位(Real-Time Kinematic,RTK)性能。静态实验结果表明,开阔区GPS-RTK定位精度优于BDS、BDS/GPS组合RTK定位结果,封闭区BDS/GPS组合定位性能优于单系统定位精度,BDS定位结果优于GPS;动态实验结果表明,在信号遮挡严重区BDS/GPS组合可持续提供定位服务,但服务的可靠性较低。

iGMAS接收机观测量相关性分析

基于iGMAS接收机比测试验,开展了国内监测接收机观测数据质量评估,分析了观测数据的测量噪声和伪距相关特性等。结果显示:通过观测数据历元间三次差法评估噪声,外接原子钟的接收机载波相位观测量噪声优于1.5mm,未外接原子钟的接收机载波相位观测量噪声存在系统误差;国内品牌接收机伪距测量噪声多数优于5cm,部分在lcm左右,远优于国外品牌伪距噪声20cm。进一步分析零基线双差伪距数据时间序列发现,为了降低伪距测量数据噪声,国内品牌接收机均对伪距观测数据进行了滤波处理。

不同全球电离层格网产品在中国区域的应用精度评估与分析

基于全球卫星导航系统(GNSS)跟踪站和Jason测高卫星获得的电离层总电子含量(TEC),系统评估了国内外5家国际GNSS服务(IGS)电离层分析中心以及全球连续监测评估系统(iGMAS)综合中心的预报、快速和最终全球电离层格网产品(GIM)在中国区域的精度和标准单点定位应用性能.结果表明:不同类型GIM产品在中国区域的精度由高到低分别是最终、快速和预报GIM产品;在太阳活动水平较低时,不同GIM产品精度大致相当;在太阳活动水平较高时,西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)和iGMAS的快速和最终GIM产品精度优于其他机构同类型产品.

北斗三号卫星数据质量及产品精度评估研究

为了进一步研究全球连续监测评估系统(i GMAS)的北斗三号卫星(BDS-3)卫星的数据质量以及相应的产品精度,文章从卫星数据质量、产品精度以及精密单点定位精度三个方面对BDS-3卫星性能进行了分析,数据质量分析结果表明:BDS-3卫星B1C与B2a频点信号的数据完整率基本能稳定在92%以上,多路径效应误差基本稳定在0.4m以内,且B1C/B2a频点信号周跳比总体小于全球卫星导航系统(GPS)卫星与伽利略卫星导航系统(Galileo);产品精度分析结果表明:BDS-3卫星的轨道精度与GPS以及Galileo卫星相比较差,基本稳定在25cm范围内,但钟差精度与GPS以及Galileo卫星的钟差精度基本在同一范围内,可稳定在2ns以内;精密单点定位结果表明:BDS-3定位精度可达1cm,与GPS在同一精度范围内。综上,BDS-3卫星信号稳定,可以满足全球导航定位的需求。

iGMAS全球电离层TEC格网产品精度分析

为了分析与评估国际GNSS监测评估系统(iGMAS)全球电离层TEC格网产品精度,该文基于iGMAS及IGS各电离层分析中心发布的全球电离层TEC格网产品,进行了精度比较分析,结果表明:iGMAS与IGS、CODE、JPL、ESOC、UPC等IGS电离层工作组发布的全球电离层TEC格网产品,在全球、不同纬度带和欧洲等不同区域均表现出较高的一致性和强相关性,互差为0~2.0 TECU;JPL分析中心GIM的内符合精度约为2.5 TECU,iGMAS、IGS、CODE、ESOC和UPC等分析中心GIM的内符合精度均小于1.5 TECU;在2~8 TECU的精度范围内,iGMAS全球电离层TEC格网产品的精度总体与IGS、CODE、JPL、ESOC、UPC等IGS电离层工作组的精度相当。

北斗三号PPP-B2b服务性能评估

北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 navigation satellite system,BDS-3)精密单点定位(precise point positioning,PPP)-B2b信号为中国及周边地区提供实时PPP(real-time PPP,RTPPP)服务,为了推广PPP-B2b信号的应用,需要对其服务性能进行评估。根据全球连续监测评估系统(international GNSS monitoring and assessment system, iGMAS)在中国的测站2020年9月的观测数据,评估了基于PPP-B2b信号的北斗卫星导航系统的轨道和钟差精度;分析了使用BDS-3PPP-B2b产品的B1I+B3I、B1c+B2a信号组合的定位精度以及北(north,N)方向、东(east,E)方向、天(up,U)方向收敛情况。结果显示:BDS轨道产品径向精度均值为0.1 m,切向精度均值为0.31 m,法向精度均值为0.3 m;钟差精度均方根的均值为2.26 ns,标准差的均值为0.08 ns。关于PPP收敛时间情况,在N、E、U 3个方向上,使用德国地学中心多系统快速产品(GFZ BeiDou multi-GNSS,GBM)的B1I+B3I信号组合收敛最快,且最终收敛精度最高,其次是B1I+B3I(PPPB2b)信号组合,最后是B1c+B2a(PPP-B2b)信号组合。结果表明,BDS-3 PPP-B2b信号满足中国区域PPP服务的要求。

北斗三号卫星新信号测距精度分析和定轨实验

北斗三号系统（BDS-3）计划于2020年前后形成全球服务能力，目前已经建成由8颗卫星构成的“最简系统”。为了掌握BDS-3系统的最近情况，利用全球连续监测评估系统（iGMAS）监测站观测数据进行BDS-3新信号的测距精度分析和定轨实验。结果表明，iGMAS测站对BDS-3新信号B1C和B2a的平均测距精度分别为0．428m和0．328m，这一指标低于BDS-2、BDS-3卫星BII和B3I信号的测距精度。采用GPS、BDS-2和BDS-3数据进行联合定轨实验，结果表明，BDS-3卫星轨道的R、T和N方向平均重叠误差RMS分别为0．064m、0．194m和0．268m；钟差重叠误差的平均RMS和STD分别为0．414ns和0．363ns。

一种弧段快速更新法的精密定轨精度分析

针对实时卫星精密定轨解算中卫星轨道精度易随预报弧段增长而降低的问题,提出一种基于非差模型并以24h为解算弧段的弧段快速更新方法来提高卫星轨道的更新频率,以达到准实时精密定轨效果。实验结果表明:当实测弧段以每2h滑动更新时,实测弧段轨道精度优于5cm;预报轨道对用户实时可用性延后4h;绝大多数卫星在预报第4个小时至第6个小时的合成1d轨道精度优于10cm,理论上可用于分米级导航定位。

BDS-3卫星载波相位多路径误差分析

本文利用北斗全球卫星导航系统(BDS-3)卫星BlI.BlC.B2a三个频点观测数据,通过两个消电离层组合计算三频载波多路径误差,同时选取国际GNSS监测评估系统(iGMAS)不同纬度的4个测站进行分析,并与GPS和Galileo卫星数据进行对比。试验结果表明.BDS-3卫星与GPS和Galileo卫星的载波相位多路径误差分别约为5.5cm、3.5cm、0.9cm,并且随着测站纬度的升高均没有出现明显的纬度效应。