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iGMAS观测质量改进及电离层高精度监测研究

杨海彦  
【摘要】:国际GNSS监测评估系统iGMAS(international GNSS Monitoring and Assessment System)是对GNSS(Global Navigation Satellite System)系统运行状况和主要性能指标进行监测与评估,提供GNSS观测数据和高精度卫星星历和钟差、跟踪站坐标与速率、全球电离层延迟模型等产品的开放信息平台。跟踪站高质量观测数据是iGMAS系统提供服务的最基本保障。本文围绕如何提升iGMAS观测数据质量及电离层高精度监测研究展开,在以下几个方面深入探讨与研究:(1)提出了一种使用吸波巢来削弱多路径效应并改进GNSS观测质量的方法。在研制建设iGMAS国内跟踪网的基础上,针对iGMAS观测数据质量存在的问题,提出了在iGMAS跟踪站天线周边安装吸波巢改善局部观测环境,削弱多路径效应对GNSS观测值精度的影响,设计适用于跟踪站的吸波巢结构。在8个iGMAS国内跟踪站进行试验,结果表明:该方法可有效削弱多路径效应的影响,提高GNSS标准定位精度。(2)提出了基于北斗GEO卫星的定点电离层TEC连续高精度监测方法。利用GEO(Geosynchronous Eearth Orbit)卫星电离层穿刺点几乎固定的特性,提出并深入研究了基于GEO卫星固定穿刺点处电离层TEC(Total Electron Content)监测方法。利用全球不同区域分布的8个iGMAS和MGEX(Multi-GNSS Experiment)跟踪站观测数据,分析了利用GEO卫星监测电离层变化的特点;分析了基于北斗B1/B2、B1/B3、B2/B3不同双频组合的监测精度;给出了位于澳大利亚西澳大利亚州(南半球)、新加坡(赤道)、中国武汉(北半球)3个跟踪站观测北斗GEO卫星固定穿刺点连续3年的电离层TEC监测结果。(3)研究了顾及高阶项的全球电离层建模方法。研究了电离层高阶项对GNSS观测值的影响与改正方法,基于电离层高阶项改正前、后的观测值建立高精度全球电离层模型,分别与IGS(International GNSS Service)组织公布的事后电离层产品比较,结果表明:顾及高阶项的全球电离层模型精度有一定程度提高。(4)卫星和接收机DCB的长期变化分析。应用近1400天DCB(Differential Code Bias)数据,比较分析了BDS GEO、IGSO(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit)和MEO(Medium Earth Orbit)卫星、GPS和GLONASS卫星DCB的长期变化;发现接收机DCB解算结果存在近年周期变化,初步分析,具体原因与电离层TEC的周年变化相关。


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