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GPS原理13_3-3_.ppt

65页
  • 卖家[上传人]:大米
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    • 高精度高精度GNSSGNSS数据处理与分析数据处理与分析(3-3)(3-3) 顾国华 编制 2013年10月 9 9卫星轨道理论概要卫星轨道理论概要 GNSSGNSS 卫星轨道 利用GNSS对其他卫星定轨 参考极的天文运动参考极的天文运动( (模型模型+ +观测得的天极变化观测得的天极变化) )IAU IERS-EOPIAU IERS-EOP旋转角旋转角( (模型模型+ +观测得的观测得的UT1-TAIUT1-TAI变化变化) )IAU IERS-EOPIAU IERS-EOP参考极的地面运动参考极的地面运动( (观测得极的坐标观测得极的坐标+ +预报值预报值) )IERS-EOPIERS-EOP[GCRS]=Q(t)R(t)W(t)[ITRS]采用中间参考系统采用中间参考系统天球坐标系统天球坐标系统(GCRS)(GCRS)地球坐标系统地球坐标系统(ITRS)(ITRS)天球坐标系统与地球坐标系统的转换天球坐标系统与地球坐标系统的转换 CIP(CIP(天球中介极天球中介极) )与与ERA(ERA(地球自转角地球自转角) )在在天球坐标系统与地球坐标系中的运动天球坐标系统与地球坐标系中的运动CIPCIP在地球坐标系在地球坐标系ITRSITRS中的位置中的位置: :F,gF,gCIPCIP在天球坐标系在天球坐标系GCRSGCRS中的位置中的位置: :E,dE,d 卫星轨道模型卫星轨道模型 运动方程运动方程•力学模型 --- 牛顿定律 F=Ma F 力M 质量a 加速度•运动方程为 简单2体问题•GM = m = 3986006x108 m3s-2•2体问题时为Kepler轨道•GPS 卫星为接近圆的椭圆轨道.•平均运动 n与周期P •GPS 卫星a ~ 26400km 02/20/1312.540 Lec 057Kepler轨道根数 (2D) Keplerain轨道根数轨道根数 (3D)a major axise eccentricityFrom Prof. Thomas Herring开普勒根数用于广播星历开普勒根数用于广播星历 e扁率u升交角距升交点经度近地点角距i倾角a长半径n平均运动拱线卫星升交点近地点 升交点地心春分点 升交点地心椭圆中心近地点 作用于作用于GNSS 卫星的摄动力与影响卫星的摄动力与影响 太阳太阳地球地球卫星卫星卫星星食现象(卫星星食现象(eclipse)) 卫星掩星观测(卫星掩星观测(occultation)) 轨道精度对坐标估计的影响轨道精度对坐标估计的影响 轨道精度对坐标估计的影响轨道精度对坐标估计的影响 IGS 轨道轨道 (2011) IGS 轨道精度轨道精度 (2011) GPS定轨精度定轨精度 < 10 mm GPS定轨精度定轨精度 GPS定轨精度定轨精度 GPS定轨精度定轨精度 GPS定位精度定位精度 GPS定位精度定位精度 YANC站每日解水平位移向量站每日解水平位移向量 10 GPS10 GPS卫星卫星DOP-DOP-精度因子精度因子 反映观测卫星分布对观反映观测卫星分布对观测结果影响的量测结果影响的量总体与时间精度的总体与时间精度的DOPGDOP TDOP 定位的定位的DOPPDOP HDOP VDOP RDOP DOP 定义•VDOP: vertical dilution of precision•HDOP: horizontal dilution of precision•PDOP: positional dilution of precision•TDOP: time dilution of precision•GDOP: geometric dilution of precision GDOP计算计算 RDOP计算计算 GDOP差差 GDOP好好 1111。

      数据处理技术、软件数据处理技术、软件和标准数据格式和标准数据格式 GNSSGNSS数据处理与软件数据处理与软件: : GIPSY/OASIS(美美JPL) 非差处理非差处理GAMIT/GLOBK(美美MIT等等) 双差处理双差处理BERNESE(瑞士伯尔尼大学瑞士伯尔尼大学) 非差与双差处理非差与双差处理PANDA(武汉大学)(武汉大学) 非差处理非差处理各种厂家软件各种厂家软件 其他著名软件其他著名软件 EPOS (Earth Parameter and Orbit System)软件,软件,GFZ(德国地学研究中心) --- PPP软件NAPEOS (NAvigation Package for Earth Observation Satellites)软件软件 --- PPP软件ESOC (European Space Operations Centre欧洲航天运行中心) ,ESA (the European Space Agency欧洲航天局)可处理多系统观测数据 BERNESEGAMIT/GLOBKGIPSY/OASIS 数据处理软件发展:适应各种应用需要软件的3种主要类型1精密单点定位软件: GIPSY/OASIS,PANDA2双差(DD)定位软件: GAMIT/GLOBK3精密单点+双差定位软件: BERNESE双差定位软件最适宜于地壳运动研究精密单点+双差定位在数据处理中有优点未来的亮点未来的亮点卫星重力测量数据处理卫星重力测量数据处理多系统实时精密数据处理多系统实时精密数据处理 数据处理软件发展:适应各种应用需要GPS数据处理重大进展数据处理重大进展------- AMBIZAP提供了PPP法快速、解算大量GPS观测站初始相位模糊整周数的方法,显著提高PPP的解算精度。

      98站7min,15s/40CPU,1000站/7min/40CPU,3000站)(RMS 0.8mm (3mm))观测数据不重复使用,数据处理工作量只随测站数线性增加 单历元解单历元解特点:提高计算结果的时间分辨率特点:提高计算结果的时间分辨率应用:广泛应用:广泛 Displacements at GPS site OEOC and TriNet seismic site after the Denali fault earthquake. (Y Bock et al. 2004) GPS地震波观测地震波观测 震前震前30s30s单历元解:可能的临震异常单历元解:可能的临震异常--- --- 首次应用与探索首次应用与探索Bernese 软件解,软件解,2009年计算和研究结果年计算和研究结果LUZH站和近震中的站和近震中的4个站(个站(PIXI、、CHDU、、JYAN和和NEIJ),双差解,),双差解,YANC站(点位站(点位见下面的图)为固定站见下面的图)为固定站30s采样率。

      采样率震前变化特点:震前变化特点:震前震前5月月9日日LUZH站日变化明显异常站日变化明显异常近震中的近震中的3个站震前个站震前1小时内垂直位移非常显著小时内垂直位移非常显著 震前震前5 5月月9 9日的异常日的异常08-05-09 LUZH站站地震学报即将发表地震学报即将发表 NEUmm PIXI站站 N分量分量((蓝蓝)) E分量分量((粉粉)) U分量分量((绿绿))震前变化震前变化震前震前1 1小时内水平位移不显著,但垂直位移量达小时内水平位移不显著,但垂直位移量达300300多多mmmm N南北向南北向,,E东西向东西向,,U垂直方向垂直方向地震学报即将发表地震学报即将发表 mm北京时间北京时间 4 4个站震前个站震前1 1小时内垂直位移小时内垂直位移U U其中其中3 3个站位移非常显著个站位移非常显著绿色为绿色为PIXIPIXI站站,,棕色棕色NEIJNEIJ站站,,蓝色蓝色CHDUCHDU站站,,红色红色JYANJYAN站站 地震学报即将发表地震学报即将发表 mm时间 PIXI站站 N分量分量((蓝蓝)) E分量分量((粉粉)) U分量分量((绿绿))震前变化对比,震前变化对比,U分量结果可靠分量结果可靠震前震前1 1小时内水平位移不显著,但垂直位移量达小时内水平位移不显著,但垂直位移量达300300多多mmmm N南北向南北向,,E东西向东西向,,U垂直方向垂直方向mm北京时间北京时间 数据交换格式标准化:RINEX3.0 观测数据:O-file: SHAO3450.06O 导航数据:N-file 气象数据:M-fileSINEX 数据处理解IONEX 电离层数据TROPO 对流层延迟数据Sp3 精密轨道数据: IGS14000.sp3Sp3c 精密轨道数据ERP 地球自转参数ANTEX 相位中心变化文件CLK 钟差文件…….等等随系统的发展而变 12。

      观测与数据处理技发观测与数据处理技发展展1.1秒采样率的观测网(约300多站) 接收机采样率可达50次/s2.星载GPS观测 --- 卫星重力测量 数据处理改正模型数据处理改正模型 对流层延迟改正对流层延迟改正新的对流层延迟改正模型影射函数新的对流层延迟改正模型影射函数:基于全球数字化气象模型基于全球数字化气象模型GPTGMF VMF天线相位中心改正天线相位中心改正绝对模型绝对模型 :PHAS_COD.I05 相对模型相对模型 :PHAS_IGS.REL 海洋负荷改正海洋负荷改正Got002. BLQ FES2004.BLQ 文档管理文档管理---GSACGSAC (the GPS Seamless Archive Center) is a collection of GPS data archives and their operating agencies who agree to exchange information about their individual data holdings in order that users need not contact each archive separately to locate desired information. 全球参考框架全球参考框架 ITRF 2008 (170多站多站)IGb08参考历元:参考历元: 2005年年1月月1日日使用期:使用期: 20122012年年1010月月7 7日日起起特点特点: 首次采用连续观测站的时间序列分析首次采用连续观测站的时间序列分析结果结果参考框架的维持必须采用连续观测参考框架的维持必须采用连续观测 13观测研究结果观测研究结果1.1秒采样率的观测网(约300多站) 接收机采样率可达50次/s2.星载GPS观测 --- 卫星重力测量 应用应用• •传统大地测量传统大地测量• •地球动力学,监测地球运动和变形地球动力学,监测地球运动和变形• •地震灾害的地震监测地震灾害的地震监测• •监测火山活动监测火山活动• •气象(对流层)监测,改善数值气象预报气象(对流层)监测,改善数值气象预报• •空间(电离层)气象监测,用于空间状况空间(电离层)气象监测,用于空间状况预警预警space situation awareness (SSA)space situation awareness (SSA)• •低轨卫星低轨卫星(LEO)(LEO)精密定轨精密定轨• •其他许多许多方面应用其他许多许多方面应用...... TEC周日变化 2004,5,9 SIOGPS获得的板块运动速率获得的板块运动速率 2004年12月26日M9.3 Sumatra大地震同震水平位移(上)与位错模型(下) 14。

      中国地壳运动观测网中国地壳运动观测网络观测结果络观测结果 谢谢! 。

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