IGS精密星历的误差研究

作     者：李鹏 

作者单位：中国地震局地质研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：沈正康

授予年度：2005年

学科分类：081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：IGS 精密星历 GPS 误差分析 全球参考框架 

摘      要：GPS观测技术近十年来迅速发展,在基础测绘、卫星导航、地球自转、地壳形变监测等多方面已被广泛应用,尤其在大陆构造变形与地球动力学研究方面更是发挥着独特作用。在GPS用于精密大地测量中,精密星历对于GPS数据的后处理是不可或缺的。IGS精密星历自1994年开始发布以来在国际上一直被广泛应用,但其精度究竟如何?其标称精度是否符合实际精度?IGS精密星历是否存在系统偏差?如果有的话来源是什么?不同时期其随机误差是多少?IGS精密星历是否还可以改进?如果是的话如何改进?厘清这些问题对于GPS技术在地球自转、板块运动、大陆构造变形、地震监测等方面的高精度应用有着十分重要的意义,是当前亟待解决的课题。 为回答上述问题,论文采用目前最高精度的ITRF2000全球参考框架、最新的地球物理模型和误差改正模型、统一的卫星轨道参量和地球自转模型、统一的数据处理策略,重新处理了IGS全球跟踪站数据以求解1994至2004年的GPS卫星轨道,以期通过轨道比较来评估IGS精密星历的精度。 重解得到的GPS卫星轨道与IGS精密轨道之间存在着系统偏差和随机误差。为了分离系统偏差和随机误差,以便更好地分析系统偏差的来源和随机误差的大小,我们对每一天的两种轨道求解一组相似变换的七参数(3个平移参数、3个旋转参数、1个尺度参数),检验后认为七参数转换基本可以消除两种轨道之间的系统偏差。通过分析七参数的时间序列来研究IGS精密轨道的系统偏差及其来源,通过比较IGS精密轨道和消除了系统偏差的重解轨道的结果,从而研究IGS精密轨道的随机误差。 论文得到了以下认识和结论: ***序列参考框架之间存在着系统偏差,利用IERS公布的转换参数将ITRF2000下的坐标和速度转换到ITRF其他序列下可以消除IERS认知的不同序列间的系统偏差,但实际上不能完全表征ITRF序列间的差异,其残存的系统差仍非常明显。 ***精密星历的标称精度和实际精度存在着差异,特别是早期结果。 ***精密星历在不同时期存在不同的系统偏差,这主要由其在不同时期采用的不同ITRF序列参考框架之间的差异引起。对IGS精密轨道和重新解求的精密轨道每天求解的七参数进行研究,结果表明IGS精密星历的系统偏差与所采用的参考框架密