一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法，该方法根据每个测站的地理位置及数据接收能力，综合衡量各个测站对参数解算精度的贡献，通过比对各个测站OEDOP因子的大小进行剔除冗余测站，遴选出可满足参数解算精度要求的最简测站列表。本发明专利技术方法相对于基于格网划分的测站优选方法，不仅考虑了测站的空间分布，而且顾及了测站对不同卫星导航系统的观测能力与测站的实际观测弧长，因此可更好的解决多卫星导航系统的测站优选问题。

An optimal selection method of multi satellite navigation system monitoring station based on oedop factor

【技术实现步骤摘要】
一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法
本专利技术涉及卫星精密定轨，ERP，多卫星导航系统选站领域，具体而言，就是一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法。
技术介绍
利用地面GNSS监测站观测数据，可生成精密卫星轨道、钟差、地球自转参数、频间偏差参数、对流层及电离层改正参数等诸多数据产品，可满足广大用户对导航、定位、授时等多种用途的需求。但在实际数据处理中，通常不必使用所有地面监测站的观测数据。而是根据实际需求，合理选择一定数量的地面监测站，来求取用户所需的参数产品。如：在坐标参考框架维护时，通常选取位于刚性板块，且远离形变区域的监测站(Altamimi,BoucherandSillard2002)；而在地表变形或地震监测时，通常选取位于板块边缘或地质运动活跃地区的监测站(Mohamedetal.2016)；在地心运动监测时，通常从各运动板块均匀选取相应数量的监测站，以便客观反映地心运动的实际状况(YangandGuo2004)。由此可见，对于不同研究目的，地面监测站的选取方法与原则各不相同。精确测定卫星轨道、钟差与地球自转等参数是GNSS分析中心的一项重要工作任务。目前国内外学者已针对基于GNSS观测数据的ERP测定理论与方法进行了大量的研究，取得了令人瞩目的成就。比如：加拿大NRC分析中心的Kouba教授，奥地利维也纳科技大学的Weber教授分别基于GPS观测数据研究了：不同的ERP先验模型对高频ERP解算精度的影响和大气角动量对高频ERP的激发影响(Kouba，2003；Weber，2009)。2007年德国地学研究中心(GFZ)的Thaller博士研究基于VLBI和GPS并置站观测数据的高频ERP测定方法(Thaller，2007)。2011年美国科罗拉多大学的Aurore博士利用统计学理论研究了基于GPS观测数据的亚小时ERP测定方法，并成功的应用其研究成果更新了GIPSY/OASISII软件包，使软件具备了高频ERP参数的测定能力(Aurore，2011)。上述研究成果使得基于GNSS观测数据的高频ERP测定技术取得了突破性进展，获取的高频ERP参数产品也进入了实际应用阶段。但仍然存在诸多技术难点问题未能完全解决，如：①为充分反映ERP参数的高频变化信息同时顾及卫星轨道等参数估计精度，选取多长时间的ERP参数解算间隔和观测数据弧长最为合适，缺乏有力的科学依据；②ERP参数之间以及ERP参数与轨道参数之间均存在强相关性，高频ERP参数解算时这一问题会变得更加突出，如何减少上述相关性，还缺乏一个行之有效的解决方法；③高频ERP参数解算结果中，仍存在许多无法解释的周期项，这些周期项究竟是受相关物理模型的缺陷影响，还是受GPS数据处理策略影响，目前还尚不清楚，这都需要进一步深入研究。近年来随着多个卫星导航系统的逐步建成，诸多学者也对综合利用多卫星导航系统观测数据联合测定ERP技术进行了研究。2010年Dousa教授研究了综合利用GPS和GLONASS数据生成ERP超快速产品的方法，结果表明：利用GPS数据估计出GLOANSS的系统误差后，可有效改善GLONASS的超快速ERP产品的精度。利用简单的数据融合处理方法，双系统联合测定ERP的精度仅与单独利用GPS测定ERP的精度相当(Dousa，2010)。2013年，Lutz博士利用全球连续4年GPS/GLONASS并置站的数据分析了单系统与双系统的ERP测定效果，发现单独利用GPS比单独利用GLONASS测定ERP，精度要高2～3倍，双系统测定结果比GPS单系统略有提高(Lutz，2013)。2013年本专利技术人利用中国及周边区域的北斗监测站的数据分析了我国北斗观测数据对ERP测定的贡献，结果显示：利用中国及周边区域的监测站数据测定ERP，加入北斗数据比单独使用GPS数据，ERP的测定精度可提高约12％(王潜心，2013a)。虽然国内外学者已对综合利用Multi-GNSS观测数据联合测定ERP的理论与方法能进行了大量的实验研究，但相关技术还不成熟，诸多问题需要深入研究。如：①不同卫星导航系统间存在系统性偏差，这些系统性误差对高频ERP参数测定有着怎样的影响，如何有效消除这些系统误差？②就ERP测定而言，如何合理评价各卫星系统实际测定精度，如何合理分配各卫星系统观测量的权重？③不同卫星导航系统有着不同的卫星轨道倾角和轨道周期，这些差异对高频ERP参数估计会产生怎样的影响，如何利用这些差异来克服单卫星系统测定ERP的缺陷？国内方面，1993年王解先教授分析了GPS技术在地球自转参数测定方面的主要优势，并对7个IGS分析中心的ERP产品精度进行了统计分析，结果表明：当时IGS的ERP产品精度约为1mas(王解先，1993)。1995年，郑大伟研究员利用IGS’92会战数据分析了GPS测定ERP参数的高频分辨率，结果显示：GPS测定的高频ERP参数序列与大气角动量之间存在较好的符合性，特别是X分量符合程度较好，存在一个较为稳定的由大气激发所致的27天波动过程(郑大伟，1995)。2005年姚宜斌教授研究了基于SINEX文件的ERP参数估计方法，详细推导了参数重构和附加限制条件的间接平差方法在基于SINEX文件的ERP参数解算中的使用策略(姚宜斌，2005)。2010年何战科博士选用我国全球连续监测评估系统(iGMAS)的8个观测站数据，对iGMAS建设初期的ERP测定能力进行了评估(何战科，2010)。2013年魏二虎教授针对基于GPS观测数据的高频ERP测定方法进行了深入研究，并就高频ERP参数解算中测站选择、观测弧长选取、高频时间序列降噪等关键技术问题进行了讨论(魏二虎，2013)。2014年本专利技术人分析了影响GNSS测定ERP精度的主要原因，给出了就ERP测定而言地面跟踪站的最佳分布条件，结合我国北斗跟踪站建设计划提出了北斗跟踪站的最优建站方案(王潜心，2013b，2014)而对于地面测站的合理分布对精密定轨和ERP的测定精度有着十分重要的影响。如：Dvorkin研究指出对于GLONASS卫星系统，利用21个合理分布的地面监测站可实现GLONASS卫星的四重覆盖。若地面监测站数量再增加30％，形成五重覆盖，卫星轨道和钟差的测定精度仅提高0.5％(DvorkinandKarutin2013)。Wang研究发现当测站数量一定时，地面测站与地球质心构成的矢量两两正交时，地球自转参数的测定精度最高。且测站数量的增加与测定精度的提高，呈现平方根的关系(Wang,DangandXu2013)。Malkin研究了VLBI测站分布对ERP估计精度影响，结果显示ERP参数的估计精度与VLBI站网与地心构成的体积成线性函数(Malkinetal.2009)。类似研究还可参见Coulotetal.(2009)，Heetal.(2013)，Zhangetal.(2014)等。由此可见，合理选择一定数量且具有良好分布的测站，对保证产品的质量与计算效率十分重要。目前国际GNSS服务组织(IGS)已在全球建立了500余座GNSS连续运行监测站，其中GPS单系统和GPS+GLONASS双系统站400余座，可以接收BDS、GALILEO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法，其步骤如下：步骤1.根据用户输入的卫星广播星历、观测数据文件、测站近似坐标文件，计算出由总测站列表形成的OEDOP值，记为I0；步骤2.从总测站列表中依次剔除每个测站，计算相应的OEDOP值；步骤3.按OEDOP值由小到大，对测站进行排序；步骤4.选出新OEDOP值中的最小值与原OEDOP值进行比较，若放大率≥预定阀值，则直接跳出，此时已是最简测站列表；若放大率＜预定阀值，则剔除该最小OEDOP值对应的测站；步骤5.继续进行冗余测站剔除，直至从当前测站列表中剔除任意一个测站，新OEDOP值的最小值，较原OEDOP值的放大率都≥5％时结束。

【技术特征摘要】
1.一种基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法，其步骤如下：步骤1.根据用户输入的卫星广播星历、观测数据文件、测站近似坐标文件，计算出由总测站列表形成的OEDOP值，记为I0；步骤2.从总测站列表中依次剔除每个测站，计算相应的OEDOP值；步骤3.按OEDOP值由小到大，对测站进行排序；步骤4.选出新OEDOP值中的最小值与原OEDOP值进行比较，若放大率≥预定阀值，则直接跳出，此时已是最简测站列表；若放大率＜预定阀值，则剔除该最小OEDOP值对应的测站；步骤5.继续进行冗余测站剔除，直至从当前测站列表中剔除任意一个测站，新OEDOP值的最小值，较原OEDOP值的放大率都≥5％时结束。2.根据权利要求1所述的基于OEDOP因子的多卫星导航系统监测站优化选取方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潜心，苗伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32