gps原理133-2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高精度GNSS数据处理与分析,(3-2),顾国华 编制,2013年10月,1,2。误差源分析,2,p,SAT1,SAT2,电离层,对流层,卫星轨道误差,卫星钟差,卫星天线相位中心偏差,接收机钟差,多路径效应,接收机天线相位中心偏差,固体潮,极潮,海水负荷,对中误差（对点误差）,已知点点位误差,天线相对旋转,相位增加效应,GPS相对定位误差源,R1,R2,3,3。时间与坐标系统,时间,GPS,GLONASS,Galileo,RF ITRF,4,时间系统首先与采用的记时的标准有关,。,主要的计时标准有2种，一种以地球自转为标准，另一种以原子自振频率为标准。以地球自转作标准的问题是地球自转周期是不均匀的，而原子自振频率是非常均匀的。,原子时精度为每年微秒量级（,cesium-133,原子,）,主要的时间系统有，世界时、世界协调时、原子时和动力学时。,在天体力学中运动方程中采用力学时，描述天体运动。,世界协调时（和世界时）用于民用,原子时和动力学时用于科学计算,TAI,(,原子时，Temps Atomic International,UT1,(,世界时，Universal Time 1,): 以地球自转定义的,UTC,(,世界协调时，Universal Time Coordinated,): 与 TAI的差别在于有闰秒 (,adjusted to UT1: |UT1 UTC| 0.9,sec),-,GPS time（GPS时间）,:,TAI - GPS = 19 sec,-,GPS-UTC = 15 sec,5,原子时和（地心）动力学时间,两者只有一常数差:,TDT=TAI+32.184s,由于地球地球自转速度会变慢，TAI会与太阳日不同步，因会而不便民用，故引入世界协调时（UTC），通过增加闰秒的方法，既保持与TAI相同的变化率，但又和太阳日同步。视日长的变化，闰秒常出现于1月1日或7月1日，有时也出现于3月1日或9月1日。,6,GPS,（系统）时间,GPS时间用周（星期）数加（1周内的）秒数表示时间。GPS起始时间为UTC1980年1月5日至 6日的半夜（0GPS周），但不加闰秒，每周的起始时间为星期日的0点，因此周秒数（SOW）为0至604,800 ( 60 x 60 x 24x 7)。而有时SOW可分解成周日(DOW，为0至6)加日秒数（SOD，为0至86400 ） 。,导航信息文件发布有GPS 时间和 UTC的差值。 GPS 时间与 TAI 常数差为 19 s，即：,GPS=TAI+19s,7,北斗时间系统,北斗时间系统记为 BDT, 在100ns之内与UTC同步。,BDT初始历元为2006年初。,BDT 与 GPST（GPS时间）/ GST（伽利略时间）之差将经测定后发布。,8,GLONASS时间系统也与UTC同步,GST（伽利略时间）与GPS类似,9,不同时间系统用于不同目的:,原子时:TAI,TAI - International Atomic Time,科学计算,UTC- Coordinated Universal Time民用, 用于 GNSS 观测文件,TDT - Terrestrial Dynamic Time (TDT) 用于卫星轨道计算.,TDB - Barycentric Dynamic Time (TCB)科学计算,地球自转时：,世界时UT1 - Universal Time,UT0,UT2,恒星时: 通过天文观测得到，变化不规则,GMST - Greenwich Mean Sidereal Time,GAST - Greenwich Apparent Sidereal Time,LMST - Local Mean Sidereal Time,LST - Local Sidereal Time,10,不同时间系统关系,（地心）动力学时TDT,原子时TAI,GPS时间（GPS T）,世界协调时UTC,11,年积日与GPS周,Day of the Year and GPS week,年积日,年积日（,DOY）,用于连续表示一年内的日期，始于当年的1月1日。,年积日用于一些文件的命名中，如RINEX观测数据文件，表示数据的观测日期。,GPS周,GPS时间用周（星期）数加（1周内的）秒数表示时间。GPS起始时间为UTC1980年1月 6日（0GPS周），但不加闰秒，每周的起始时间为星期日的0点，因此周秒数（SOW）为0至604,800 ( 60 x 60 x 24x 7)。而有时SOW可分解成周日(DOW，为0至6)加日秒数（SOD，为0至86400 ） 。,GPS周数和周日常用于一些文件名命名中，如GPS星历文件命名。,12,儒略日Julian Date 简化儒略日Modified Julian Date,日常计时法：年、月和日。,科学计时法：连续计时，日数+不足一天的小数部分。,计时起点：公元前4173年1月0日中午。如2000年1月1日中午记为 JD = 2,451,545.0。,1925年前的刊物，采用中午为一天的开始。,简化儒略日,MJD,采用与民用一致的一天的开始时间。,MJD定义为儒略日减去,2,400,000.5,儒略日或简化儒略日作为中介，用于日期不同表示方式的转换。,13,3,时间与坐标系统（续）,坐标系统-,全球和区域参考框架,全球参考框架,WGS84,G873 G1150,G1674,(,现在,),PZ90 PZ90.02 (PE90 PE90.02),GTRF,ITRF,14,IGS采用的框架一览,15,16,17,18,CGS2000 ?,19,O,B(x,y),P（x）,P (x,y),A (x,y),框架：1维空间,N,。,。,R,1,R,2,R,i,=(x,p,-x,i,),2,+(y,p,-y,i,),2,),1/2,R,定位原理：2维空间,。,。,A（x）,。,。,E,R,3,O,20,P(x,p,y,p,z,p,),B,C,A,R,i,=(x,p,-x,i,),2,+(y,p,-y,i,),2,+(z,p,-z,i,),2,),1/2,R,A,R,B,R,C,四面体,框架：3维空间,Z,Y,X,O,21,区域参考框架,为什么要参考框架，为什么要区域框架,Why do we Need a Reference Frame?,GPS alone does not provide unambiguous coordinates,Can arbitrarily rotate your solution,Fixing the rotation can facilitate interpretation,Why not simply use, say, ITRF and NUVEL-1A?,Difficult to interpret N.A. deformations in ITRF,NUVEL-1A has known deficiencies,For example, African Rift not included,Glacial isostatic adjustment (GIA) is significant,22,区域参考框架,ETRF89（EUREF）欧洲参考框架,SNARF 北美稳定参考框架,AFREF 非洲参考框架,中国,？,特点：建立适合各区域的稳定的参考框架,采用连续观测技术,23,Velocities in ITRF not appropriate for interpretation,ITRF,速率,-,不适合用于解释,M. Craymer,24,Velocities in NUVEL-1A,M. Craymer,25,Vertical Velocities: Not dominated by tectonics! GIA is the issue,.,垂直速率：构造运动不是主导因素！问题在冰川均衡调整。,M. Craymer,26,UNR NA-NNR Frame: 45 sites, 2000-2008Horizontal Velocities,Provides frame for daily transformations(GIPSY x-files),G. Blewitt and C. Kreemer,UNR（University of Nevada,Reno),27,UNR NA-NNR Frame: Horizontal Velocities (zoom)18 Core sites provide the NNR condition,G. Blewitt and C. Kreemer,28,UNR NA-NNR Frame: Vertical Velocities,G. Blewitt and C. Kreemer,29,UNR NA-NNR Frame: Vertical Velocities (zoom),G. Blewitt and C. Kreemer,30,4。初始相位模糊整周数,周跳,5。卫星与接收机钟差,31,6。天线相位中心,32,天线相位中心变化,33,天线相位中心变化,34,多路径效应,35,7。大气延迟模型,对流层模型改正,对流层估计延迟量,双频观测消除电离层影响,单频观测加电离层改正,36,大气折射,37,对流层折射,38,对流层对坐标影响,39,对流层折射模型,40,对流层参数估计,41,Saastamoinen Model,Hopfield Model,Niell Model: for low sat. elevations,New model:,GPT/GMF( Global MF),VMF,1,42,43,电离层折射,44,电离层对坐标影响,45,电离层模型与参数估计,46,47,48,8。地球固体潮位移、,极潮、海洋负荷和,大气负荷改正,49,地球,月球,固体潮-月球引力,50,固体潮汐变形-月球引力,月球,地球,51,地球固体潮位移改正,52,地球固体潮位移改正,53,地球固体潮位移改正,54,地球固体潮位移改正,注：还应有相位差,55,海洋负荷改正,56,谢谢！,57,