[发明专利]一种构建GNSS区域大地参考框架的方法

说明书

本发明公开了一种构建GNSS区域大地参考框架的方法，其特点是该方法包括：GNSS双差模型解算区域子网的松约束解及协方差矩阵；根据框架站点的选择标准确定最优约束方案；逐历元估计各测站瞬时坐标及Helmert转换参数；利用时间序列分析去除各站点趋势项、速度以及周年项、半周年项等非线性变化，得到测站坐标纯残差系列；基于区域范围内测站坐标残差系列结合主分量分析进行区域滤波消除区域性台站中普遍存在的共同误差；最后再次进行时间序列分析，得到各台站滤波后参考历元的测站坐标、速度及非线性项。本发明与现有技术相比具有高效、灵活，便于非线性变化处理，能实现区域大地参考框架的实时更新的优点。

技术领域

本发明涉及全球卫星定位系统技术领域，具体地说是一种构建高精度GNSS区域大地参考框架的方法。

背景技术

大地参考框架提供了标定一个物体和事件在地球上任何时间所在位置和速度的依据，比如远洋轮、导弹、地震震源和台风中心。它精度的好坏将直接影响到工业、交通运输、军事等方面的应用，也深刻地影响大尺度长周期的基础科学研究，如全球变化、冰盖消融、海平面升降和整体地球动力学。目前国际公认的精度最高、应用最广泛、最可靠的地心坐标参考框架为国际地球参考框架ITRF(International Terrestrial ReferenceFrame)。

ITRF2014是所有版本的ITRF中测站数量最多的全球参考框架，但其测站的分布仍然极其不均匀，西欧和北美分布密集，而中国区域及周边测站较少，难以直接利用 ITRF得到高精度GNSS坐标。因此，为了获得尽可能高精度和高稳定性的GNSS测站坐标，满足区域地球物理应用研究的要求，需要利用高精度ITRF台站以及区域内高密度的GNSS测站联合建立区域性的参考框架。

为了保证各区域性大地参考框架与全球大地参考框架的自洽性，所有的区域框架都应该连接或转换到ITRF框架，一旦ITRF框架更新，所有的区域框架也应相应更新，以实现及时的相互兼容。内约束是公认的更合理的定义大地参考系的最少约束，内约束并不约束每个台站坐标，它的本质是通过约束一批高精度台站的坐标和速度，进而实现这批台站网的重心和旋转与其在某一大地参考框架的重心和旋转在最小二乘意义下一致。因此，构建一个高精度GNSS区域大地参考框架，以解决全球框架下区域台站解的精度及稳定性不足问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种构建GNSS区域大地参考框架的方法，采用GNSS双差模型解算区域子网的松约束解及协方差矩阵，根据框架站点的选择标准确定最优约束方案，并逐历元估计各测站瞬时坐标及Helmert转换参数，利用时间序列分析去除各站点趋势项、速度以及周年项、半周年项等非线性变化，得到测站坐标纯残差系列，基于区域范围内测站坐标残差系列结合主分量分析进行区域滤波消除区域性台站中普遍存在的共同误差，最后再次进行时间序列分析，得到各台站滤波后参考历元的测站坐标、速度及非线性项，方法简便，精度高，便于非线性变化处理，同时实现区域大地参考框架的实时更新，解决全球框架下区域台站解的精度及稳定性不足问题。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种构建GNSS区域大地参考框架的方法，其特点GNSS区域大地参考框架的构建具体包括以下步骤：

步骤1：区域子网的松约束解及协方差矩阵解算

利用GAMIT软件处理区域子网持续测站的监测数据，得到区域子网无约束解及其协方差矩阵；利用GLOBK软件并入全球网松约束解。

步骤2：最优约束方案确定

参考框架是通过对网平差解施行约束消除其秩亏后实现的，施行的约束不同网平差解的最终结果的稳定性和自洽性也不同，这就存在一个最优约束选择的问题，最优约束方案的确定包括下述步骤：

2-1：内约束台站选择标准

区域性台站网内约束台站的中心尽量靠近整体网的中心，内约束台站至少有三年的长期连续观测；台站的坐标位置残差小于5mm，速度残差小于3mm/y；