联合VLBI和GNSS解算地球自转参数方法及软件实现

摘要

地球定向参数（EOP）包括地球自转参数（ERP）和章动参数，是建立和维持地球参考框架的关键因素，也是实现ITRS与GCRS之间相互转换的重要参数，除此之外，人造卫星和深空探测器的精密定轨和导航均需要高精度的地球定向参数。甚长基线干涉测量（VLBI）和全球卫星导航技术（GNSS）分别作为空间大地测量中几何学和动力学的代表，在解算地球自转参数方面各有其优势。VLBI以其极高的测角精度和稳定性在解算地球定向参数和维持地球参考框架方面发挥着不可替代的作用，但是由于其设备庞大昂贵，因此全球测站较少且观测不连续。GNSS技术能够进行全天候高精度连续观测，且全球测站分布均匀。充足的高精度的观测数据弥补了VLBI观测数据不连续的缺陷，但是存在系统偏差，在稳定性方面还有待提高。故本文利用VLBI和GNSS的SINEX文件进行综合解算ERP，发挥两种空间技术各自的优势，取长补短，提高了ERP的解算精度。 针对以上问题本文主要开展了以下工作： 1 详细介绍并推导了利用GNSS、VLBI解算地球自转参数原理和公式，以及基于GNSS和VLBI的SINEX文件联合解算地球自转参数的理论与方法，并探讨了GNSS和VLBI融合过程中的一些关键技术问题。为后续的联合解算ERP软件编写做好理论支持。 2 利用编写的VLBI数据处理软件对近十年（2007-2016）的VLBI观测数据进行处理分析，获得高精度的ERP和标准的SINEX解文件，为后续利用VLBI和GNSS的SINEX文件联合解算ERP做好数据准备。同时对CONT期间的VLBI数据进行高频解算分析，探索极移参数的短周期项。 3 利用编写的联合VLBI和GNSS的联合解算ERP软件，对CONT17期间和2015年7月至12月的数据进行实验分析，结果表明：通过GNSS和VLBI联合解算，提高了ERP的解算精度，验证了联合VLBI和GNSS联合解算ERP软件的可靠性和稳定性。

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摘要

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表清单

1 绪论

1.1 引言(Introduction)

1.2 GNSS和VLBI的研究现状（Research status of GNSS and VLB

1.2.1 GNSS研究现状

1.2.2 CGCS2000的建立与维护

1.2.3 VLBI研究现状

1.3 联合解算的研究现状（Research status of combing solution）

1.4 研究意义和主要内容(Research significance and main conte

2 GNSS和VLBI解算ERP原理及融合理论算法

2.1 GNSS技术原理简介(Introduction to the principle of GN

2.2 VLBI技术原理简介(Introduction to the principle of VL

2.3.1 利用SINEX文件恢复法方程

2.3.2 SINEX文件中的数据模块及相关公式

2.4 融合理论与算法(Theory and algorithm of fusion)

2.4.1 恢复法方程

2.4.2 参数索引重排

2.4.3 参数的线性变换

2.4.4 参数消除

2.4.5 扩展法方程

2.4.6 统一先验值

2.4.7 法方程叠加

2.4.8 法方程的尺度化

2.4.9 基准定义中的约束

2.5 本章小结（Summary）

3 数据处理软件的实现

3.1 GLOBK软件（Software of GLOBK）

3.2.1 VLBI数据处理软件概述

3.2.2软件架构图

3.2.3 数据处理流程图

3.2.4 VLBI数据处理软件的功能

3.2.5 软件接口

3.2.6 操作说明

3.3 联合VLBI和GNSS解算ERP软件（Combining VLBI and GNSS to

3.3.1 联合VLBI和GNSS解算ERP软件概述

3.3.2数据处理流程

3.3.2 VLBI+GNSS软件结构和功能

3.4 本章小结（Summary）

4 VLBI数据解算与分析

4.1 NGS格式的VLBI数据（Data VLBI in NGS format）

4.2 CONT观测（CONT observation）

4.3 CONT观测数据的高频解算与分析(High Resolution and Analysis

4.4 2007-2016年VLBI数据解算(VLBI data solution during 2

4.5 极移参数的分析(Analysis of polar shift parameters)

4.6 本章小结(Summary)

5 VLBI和GNSS联合解算ERP

5.1基准的定义与约束方法(Definition and constraint methods of

5.2 CGCS2000与VTRF参考框架的统一(Unification of CGCS2000 a

5.3 权因子的确定(Determination of weight factors)

5.4 基于IERS14C04参数序列的融合(Combination Based on IERS 1

5.5组合解算结果与分析(Combined solution results and analysi

5.6本章小结(Summary)

6结论与展望

6.1 本文结论(Conclusions)

6.2 后续工作与展望(Follow-up work and outlook)

参考文献