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卫星导航系统对于保障经济和军事安全,维护国家利益具有重大意义。随着中国北斗导航系统(BDS)2012年底正式宣布向亚太地区提供PNT(Positioning、Navigation、Timing)服务,全球卫星导航系统(GNSS)迎来了GPS、GLONASS、GALILEO与BDS四大系统共存的时代。GNSS广泛应用在大地测量、精密时间传递、交通运输管理、位置服务、大气探测等领域,满足了科学研究、国防建设、经济发展、生活服务等多方面的需求,具有广阔的市场前景和研究价值。 国内外相关学者对GNSS的应用做了大量研究。以地球运动为基础建立起来的各种空间和时间系统发挥了重要作用。其中,地球自转参数在空间参考框架的维持中扮演了重要角色,卫星双向授时技术又是实现时间同步的重要手段。本文主要围绕利用GPS观测数据进行地球自转参数(ERP)的解算及利用BDS观测资料进行时间传递技术的研究两个方面展开讨论。 研究工作主要从两个方面展开,第一部分重点围绕GNSS几大系统中GPS系统的观测数据对地球自转参数的解.算进行研究:包括解算策略及解算方法的选取,解算过程中的影响因素分析,并根据本文解算结果给出了一些提高ERP参数解算质量的建议;第二部分围绕利用GNSS几大系统中的BDS系统观测资料进行时间传递技术的相关研究展开,并重点在卫星双向时间传递技术方面进行了探讨,分析了利用BDS进行卫星双向时间传递的可行性。 本文研究内容主要分为以下几个方面: (一)利用GPS观测资料解算地球自转参数 1、介绍了地球自转参数的构成,地球自转参数在地学研究中的应用及坐标系参考框架转换中的作用,以及当前地球自转参数的测定方法。 2、介绍了利用GPS观测资料解算地球自转参数的原理,在Bernese5.2平台上编写了批处理脚本进行了地球自转参数的解算,阐述了详细的解算策略及解算流程。 3、对地球自转参数解算过程中的影响因素做了详细分析,包括轨道解算策略、先验ERP信息以及站点的分布,同时从数理推导的角度分析了轨道参数对ERP解算的影响,该结果在实验中得以验证,基于上述影响因素分析结果,对利用GPS观测资料解算地球自转参数的解算过程和解算方案提出了几点建议。 4、利用上述影响因素分析结果,设计了优化的解算方法和解算策略,并进行了ERP参数的解算,将结果与IGSERP最终解进行比较,比较结果表明,本文解算方案及解算策略有效,达到同类研究水平并能满足一般的应用需求。 (二)利用BDS观测资料进行时间传递方法的研究 1、介绍了卫星时间传递技术的现状,GNSS单向时间传递、GNSS共视时间传递、PPP时间传递以及卫星双向时间传递的基本原理与方法,并详细阐述了时间传递中的各种误差。 2、编制了基于卫星位置以定点模式和星历模式参与计算时卫星双向时间传递软件平台。重点分析了利用我国北斗导航卫星作为转发卫星进行卫星双向时间频率传递的可行性,运用BDS的GEO、IGSO星历文件,详细分析了卫星和地球之间的相对运动对双向时间传递结果的影响,并提出了一种有效的迭代解决方法。