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。

国际GNSS监测评估系统分析中心及武汉跟踪站挂牌

近日,中科院测量与地球物理研究所接受＂国际GNSS监测评估系统分析中心＂及＂国际GNSS监测评估系统跟踪站＂牌匾,标志着测地所进入了中国北斗和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo等4个导航系统研究领域的前沿,成为第一批中国全球导航（包括北斗系统）运行和维护的官方授权单位。国际GNSS监测评估系统是涵盖BDS、GPS、GLONASS、Galileo 4大卫星导航系统的监测评估综合服务平台。

国际GNSS监测评估系统研制建设验收总结会在京召开

2014年12月23日，国际GNSS监测评估系统（第一阶段）研制建设验收总结会在京召开，孙家栋、沈荣骏、李济生、魏子卿、杨元喜、许厚泽、万卫星、李天初、刘经南、范本尧等10位院士，以及来自国内高等院校、科研院所和工业部门等30余家单位的100余名代表出席了本次会议。

国际科技合作监测与评估信息系统的设计与实现

本文基于"投入-产出-效果-影响"评估逻辑模型,构建了首个覆盖部门和地方、高校/院所、高新企业的国际科技合作评估指标体系,设计并开发了国际科技合作监测与评估信息系统。该系统以web方式进行交互,采用B/S架构搭建,Java语言开发。主要对我国国际科技合作项目、人才、基地等数据进行收集,以实现对我国多维度、多源化国际科技合作信息的全面摸底和分析。该系统目前已嵌入国际科技合作绩效评估管理体系,未来将助力开展长期的国际科技合作评估工作。

基于iGMAS的南极地区GNSS服务性能评估

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)近年来得到了快速发展,南极地区GNSS的服务性能对科研活动有着重要影响,它的建设也是我国战略布局的重要环节。iGMAS平台是近年来建立的卫星导航系统的配套设施,能够对GNSS服务性能进行监测与评估,并生成相应报告,给GNSS的后期改进提供建议。对iGMAS平台进行了介绍,并给出服务性能评估模型。通过iGMAS平台,并使用南极中山站的监测数据对南极地区的GNSS服务性能进行监测评估,对仿真结果进行分析。实验结果表明,iGMAS平台能够完成对GNSS服务性能的监测评估。

“大型桥梁结构健康监测系统自身状态评估技术研究”达国际先进水平

2011-09-18,由江苏省交通科学研究院承担的＂大型桥梁结构健康监测系统自身状态评估技术研究＂项目通过鉴定,成果达到国际先进水平。＂大型桥梁结构健康监测系统自身状态评估技术研究＂针对大型桥梁结构健康监测系统构成复杂，

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。

GNSS监测评估理论与方法研究

全球导航卫星系统（GNSS）目前形成了GPS、GLONASS、BDS和Galileo多极化发展的新趋势,特别是随着BDS区域系统于2012年12月开始正式运行以来,为了使用户获得更好的服务,多导航系统之间的兼容与互操作是大势所趋。然而,四大全球卫星导航系统在时间基准、坐标基准、星座构型、空间信号精度和服务性能等方面都存在着一定程度上的差异,如何监测和评估多导航系统之间的差异并寻求消除或减弱差异的方法,具有一定的理论意义和现实意义。

基于iGMAS的亚纳秒级实时时间服务系统设计与实现

全球导航卫星系统(GNSS)时间服务精度为10~50 ns,是目前广泛使用和精度较高的时间服务技术之一。现代信息社会的快速发展,对时间服务精度和时效性提出了更高的要求。鉴于此,本文设计并实现了基于国际GNSS监测评估系统(iGMAS)的亚纳秒级实时时间服务系统。该系统由跟踪网、服务平台、播发平台和用户平台组成。系统工作原理为:以iGMAS作为平台,建立GNSS与UTC(NTSC)的紧密联系,用户通过多种定时模式,实时获得本地时钟与UTC(NTSC)的偏差,从而实现精密时间服务,预期静态时间服务精度达到亚纳秒量级。根据应用场景不同,用户可选择精密单点定位(PPP)定时模式或实时动态定时模式完成时间服务过程。测试表明,用户端采用PPP定时模式或实时动态定时模式,系统均可提供精度优于1 ns的时间服务。与GNSS时间服务相比,基于iGMAS的亚纳秒级实时时间服务系统将时间服务精度提高1~2个量级。

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.

基于多种软件的iGMAS跟踪站坐标精密解算与精度评估

iGMAS能为全球用户免费提供GNSS卫星状态、信号质量、导航电文以及系统的服务性能等监测评估信息,精密的iGMAS跟踪站坐标则是实现卫星精密定轨、电离层建模和大气反演等的基础。本文基于Bernese、GNSSer和RTKLIB软件,实现了国内两个iGMAS跟踪站的坐标精密解算,进行了内符合和外符合精度评估,分析了单独使用BDS观测数据解算的iGMAS跟踪站坐标精度要低于GPS的主要原因。计算结果表明,基于GPS观测数据的Bernese软件获得的iGMAS跟踪站坐标精度最高且仅在毫米级,GNSSer软件解算出的GPS和BDS坐标误差在厘米级,RTKLIB软件解算精度误差达到米级。

不同GNSS的单站时差监测评估

随着GPS、GLONASS导航系统的不断完善和更新,以及后续GALILEO、BDS等系统的逐步建立,多系统组合导航成为GNSS当前研究热点。为了实现不同GNSS系统之间的兼容和互操作,准确确定不同系统间时差是关键。基于此,利用天宝R9多模双频接收机输出的GNSS观测数据、导航电文以实现监测GNSS系统的时差。由于国际计量局(BIPM)T公报缺少BDS相关数据,只对GLONASS和GPS实测的时差数据和BIPM T公报中对应的时差数据进行评估,统计了BDS、GPS和GLONASS三系统时差数据的最大值、最小值、均值、标准差、均方根误差。利用2016年1月到10月的连续时差数据进行时差监测评估,结果表明:GLONASS与GPS时差与T公报结果的残差标准差为4.28ns,北斗与GPS、GLONASS系统时差的标准差最优可达到4ns和5ns。

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。

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.

导航卫星观测量精度评定法研究

给出了一种导航卫星观测量精度的评定方法,并结合具体算例对该方法进行了实验验证。结果表明,文中给出的方法切实可行,能够对导航卫星的观测量精度进行较为合理的评定,相关研究成果对我国北斗卫星导航系统的测试评估具有一定的参考意义。

环南极大陆IGS/MGEX站北斗观测数据可用性分析

从站点北斗观测设备、数据和精密单点定位等方面,对环南极区域的IGS/MGEX站北斗观测数据可用性进行综合分析。通过分析可以看出IGS/MGEX站通过更换接收机或固件版本升级方式实现较为完备的北斗三号跟踪观测,其在BDS系统下PPP-AR的相对精度在N和E方向标准差优于5 mm, U方向优于10 mm;绝对精度在N和E方向上优于10 mm,在U方向上优于30 mm。本文分析结果能够为北斗全面深入应用于我国南极考察的大地测量、航空调查、变化监测等工程和科研活动提供参考。

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。

基于B1c/B2a/B3I北斗三频实时高采样率动态PPP分析

为了分析北斗三号新信号的三频实时动态PPP定位性能,首先推导了三频两两组合无电离层模型和三频非差非组合模型的观测方程。基于山东建筑大学CORS站观测得到的北斗三号B1c/B2a/B3I三频信号1s采样率数据,使用iGMAS提供的超快速精密星历预报部分,制定了基于B1cB3I-B2aB3I三频无电离层两两组合、B1cB2aB3I三频非差非组合以及用于对比分析的B1cB2a、B1IB3I两种双频无电离层共四种定位方案。然后利用Net_Diff软件进行实时动态PPP实验,对超快速精密轨道和钟差预报部分的精度和稳定度以及实验解算结果进行分析,对比不同定位方案的定位性能。实验分析表明,两种三频定位方案定位性能均优于B1cB2a双频定位方案,定位精度能达到0.462m和0.479m,收敛至分米所需时间能达到45.8min和62.8min;B1IB3I方案定位性能优于两种三频定位方案,定位精度和收敛速度能达到0.228m和6.6min。