全球连续监测评估系统（iGMAS）质量要求第1部分：观测数据

全球连续监测评估系统（iGMAS）质量要求第1部分：观测数据

国家标准 GB/39396.1一2020 全球连续监测评估系统(iGMAS)质量要求 第 部分:观测数据 QualityrequirementsforinternationalGINSSmomitoringandassessment system(iGMAS)一Part1:Observationdataa 2020-11-19发布 2021-06-01实施 家市场监督管理总局 国 发布 国家标准花管委员会国家标准
GB;/T39396.1一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 观测数据质量指标要求 数据完整率 4 4.2周跳比 4.3多路径误差 伪距嗓声 4 4.5 载波相位噪声 4.6载噪比 评定项目及观测数据要求 6 评定方法 6.1数据完整率 6.2周跳比 6.3多路径误差 6.4伪距噪声 6.5载波相位噪声 6.6载噪比 附录A规范性附录GNss卫星信号载波频率 附录B(资料性附录)双频组合频率选择
GB;/T39396.1一2020 前 言 GB/T39396(《全球连续监测评估系统(iGMAs)质量要求》分为两个部分 第1部分:观测数据; 第2部分;产品 本部分为GB/T39396的第1部分 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本部分由中央军委装备发展部提出 本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(sAC/TC544)归口 本部分起草单位:战略支援部队信息工程大学、卫星导航工程中心、长安大学、卫星导航系统与 装备技术国家重点实验室、航天标准化研究所 本部分主要起草人李建文、焦文海、李涌涛,刘莹黄观文、苏牡丹、蔚保国,潘林、伍蔡伦、庞鹏、 盛传贞,陈晨,王凯.谢松,王维嘉、,张楷时,顾晨钟
GB;/T39396.1一2020 全球连续监测评估系统(iGMAs)质量要求 第1部分观测数据 范围 GB/T39396的本部分规定了全球连续监测评估系统(iG;MAS)跟踪站GNSS观测数据质量指标要 求、评定项目及观测数据要求、评定方法 本部分适用于iGMAs测量型GNSS接收机研制与指标检定、跟踪站选址、观测数据质量评定与分 析等工作 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T39267一2020北斗卫星导航术语 术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T39267一2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 观测数据observationdata iGMAs跟踪站GNss接收机记录的测量数据 注包含伪距、载波相位、多普勒频移和信号强度等数据 3.1.2 观测数据完整率 ohseratondataintegrity rate 接收机观测到卫星的实际历元数据量与理论历元数据量的比值 3.1.3 粗差outlier 离群的误差 注:在相同观测条件下作一系列的观测,其绝对值超过限差的测量偏差 3.1.4 周跳比oservationsperslip 在某时间段内,接收机观测数据的实际历元数据量与发生周跳历元数据量的比值 注:反映了周跳发生的平均观测历元数 3.1.5 接收机钟跳receivercoekjump 接收机厂商为保持接收机内部时钟与GNss时同步精度在一定范围之内,控制接收机钟差不超过 某一闵值而插人的时钟跳跃
GB/T39396.1一2020 3.1.6 多路径误差mltijpatheror 由非直达导航信号引人的测距误差 3.1.7 伪距噪声pseudorangenoise 伪距测量随机误差 注:泛指导航信号产生端,接收端产生或引人的各种随机误差对伪距测量的综合影响值 3.1.8 载波相位噪声earrierphasenoise 载波相位测量随机误差 注泛指导航信号产生端,接收端产生或引人的各种随机误差对载波相位测量的综合影响值 3.1.9 载噪比earriert-noiseratio;CNR 载波信号功率与噪声功率谱密度之比 注单位为dBHa 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 BDS;北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSateliteSystem) Galileo:伽利略卫星导航系统(GalileoNavigationSatelliteSystem GLoNAss,全球导航卫星系统(GlobalNavigationSsatelteSystem) GNSS;全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem GPs;全球定位系统(GlobalPositioningsystem iGMAS;全球连续监测评估系统(InternationalGNSSMonitoringandAssessmentSystem 观测数据质量指标要求 4.1数据完整率 任一GNss系统任一可观测频率(信号)的观测数据完整率应不小于90%采样率30s) 任一GNSS系统的系统观测数据完整率应不小于90%(采样率30s). 4.2周跳比 任一GNss系统的周跳比应不小于500(采样率30s) 4.3多路径误差 任一GNSS系统任一频率(信号)所有卫星的多路径误差的平均值应不大于0.5m(采样率30s) 伪距噪声 AA 采样率为1s的观测数据,单个信号所有卫星的伪距噪声的平均值应为载波名称见附录A) 0.511MCPS码速率信号(L2C,GlC,G2C)<18em a b) 1.023MCPS码速率信号(BlC,L1C/A、L2C/A、L1C,E1)<12cm c 2.046MCPS码速率信号(BH1l)<10cm; d)5.11MCPS,5.115MCPS码速率信号(G1P、G:2P,E6)<8cm;
GB;/T39396.1一2020 10.23MCPS码速率信号(B2a、L1PL2P,L5C,E5a、E5b,B3I)<6cm. 4.5载波相位噪声 任一GNSS系统任一频率(信号)所有卫星的载波相位噪声的平均值应<0.01周采样率1s). 4.6载噪比 任-GNss系统任一频率(信号)所有卫星的载噪比的平均值应不小于35dH采样率30s). 评定项目及观测数据要求 5 对于任一GNSS系统,评定项目、观测数据要求及适用的评估对象应符合表1规定 涉及的GNSs 卫星信号载波频率见附录A,涉及的双频组合频率选择参见附录B 表1评定项目、观测数据要求及适用的评估对象 观测数据要求 适用的评估对象 项目 文件 采样 截止 观测频率 滤波与平滑 单个 单颗 系统 星座 类型 间隔 高度角信号)个数 模式 频率 卫星 数据完整率 天文件 30s >10" >1 非谴波非平滑 是 是 周跳比 天文件 30s >l0" >2 非滤波非平滑 是 多路径误差 天文件 30s >l0" >2 非滤波非平滑 是 是 是 是 伪距噪声 天文件 >10" >1 非滤波非平滑 是 IS 载波相位噪声 非滤波非平滑 是 是 是 1s 天文件 >10" >1 10° 天文件 载噪比 30s 非滤波非平滑 是 是 >1l 评定方法 6.1数据完整率 按公式()计算任 一频率(信号)的观测数据完整率,按公式(2)计算任 一系统、任 一系统的观测 数据完整率 =(>4/>叫.)xIno6 1，-(习4/习4)x1% 式中: GNSs系统、的频率(信号)f观测数据完整率,%; I. 在观测时间段内,观测的卫星总数; -观测卫星序号，j=1,2,,n; A 在观测时间段内,GNSS系统、卫星在频率(信号)f的实际观测历元总数 B 在观测时间段内,GNSS系统、卫星在频率(信号)f的理论历元总数; 系统》观测数据完整率,%; A 在观测时间段内,GNSS系统、卫星所有观测频率(信号)均有观测数据的实际观测历
GB/T39396.1一2020 元总数; B 在观测时间段内,GNSS系统、卫星的理论历元总数 6.2周跳比 按公式(3)计算观测时段内任一GNsS系统、的周跳比 ,total 0,elhp 式中 -观测时段内,GNSS系统、的周跳比 C -GNs系统s,在观测时段内观测的实际历元总数 0,total -GNsS系统s,在观测时段内发生的周跳历元总数(周跳数) o,.elip 周跳数o采用先Mw(Melbourne-wibbena)组合探测,再GF(Geometry-Free)组合探测的 方法: Mw组合探测周跳方法 a 按公式(4),得到历元t，时刻的Mw组合观测量 导[-a Mw(t=9(t一9(ti 式中 w(t -历元，时刻的Mw组合观测量,单位为周; PMw t 历元/时刻的Mw组合观测量第一个频率(信号)载波相位噪声观测量,单位 P 为周; 历元，时刻的Mw组合观测量第一个频率(信号)载波相位噪声观测量,单位 P;l， 为周 -第一个频率(信号)的载波频率(频率选择方法参见附录B),单位为兆赫(MHz); fe -第二个频率(信号)的载波频率(频率选择方法参见附录B),单位为兆赫(MHz); -历元t，时刻的Mw组合观测量第一个频率(信号)伪距观测量,单位为米(t m; pt， 第一个频率(信号)的载波的波长,单位为兆赫(MH2); -历元t，时刻的Mw组合观测量第二个频率(信号)伪距观测量,单位为米(m); p.(i 入 第二个频率(信号)的载波的波长,单位为兆赫(MHa). 按公式(5)构造Mw组合周跳检验量Dw(t,),当Dw(t,)>1时,在排除粗差的前提下,该历 元存在周跳 5 DMw(t)=9Mw(t)一9w(t-1 式中 -历元，时刻Mw组合周跳检验量,单位为周， Dw(t, -历元t，时刻Mw组合观测量,单位为周 PMwt -历元t-,时刻Mw组合观测量,单位为周 PMwt-1 b)GF组合探测周跳方法 按公式(6),得到历元t，时刻的GF观测量 好:(o" 9G;(t=91t,一 式中 F(t, 历元，时刻的GF组合观测量,单位为周; gGF 历元，，时刻的GF组合观测量第一个频率(信号)载波相位观测量,单位为周 p(G)
GB;/T39396.1一2020 -第二个频率(信号)的载波的波长,单位为兆赫(MHz2); 第一个频率(信号)的载波的波长,单位为兆赫(MHz); P.(t.--历元t，时刻的GF组合观测量第一个频率(信号)载波相位观测量,单位为周 按公式(7)构造G;F组合周跳检验量Dr(,),当Dr(ti)>1时,在排除粗差和接收机钟跳的 前提下,该历元存在周跳 #*#* DGr(,=gcr(,一pGr(- 式中: D(t -历元!，时刻GF组合周跳检验量,单位为周 p(t -历元时刻GF组合观测量,单位为周 PGF 历元t-时刻G;F组合观测量,单位为周 PGF(ti-1 6.3多路径误差 本部分提供的多路径误差检验方法仅适用于GNss双频,多频观测数据 按公式(8)计算观测时 -频率(信号),任一卫星的多路径误差值 段内任一GNSS系统、任一 88 Me (M)-可" RMs,/" 式中: Ms. 观测时段内,观测频率(信号)的观测值多路径误差值,单位为米(m); N 观测时段内,观测历元总数; 历元序号,i=1,2,,N; M 观测频率信号,在历元1，时刻的多路径计算值(含整周模糊度影响),单位为米 ( m); M 观测频率(信号f,在观测时段内多路径计算平均值(含整周模糊度影响),单位为米 m 历元t，时刻的多路径计算值M，即M,(t,),按公式(9)计算得到 十马 M=pr M，=p 告,-告 式中: Mn -f频率(信号)任一观测历元多路径计算值(含整周模糊度影响),单位为米(m); 第一个频率信号)对应历元的伪距观测量,单位为米(m). p 第一个频率(信号)的载被频率(频率选择方法参见附录B),单位为兆赫(MH2). 第二个频率(信号)的载被频率(频率选择方法参见附录B),单位为兆赫(MH2) -第一个频率(信号)对应历元的载波相位观测量,单位为米(m); 第二个频率(信号)对应历元的载波相位观测量,单位为米(m) ！ M 频率(信号)任一观测历元多路径计算值(含整周模糊度影响),单位为米(m); 第二个懒率(信号)对应历元的伪距观测量,单位为米(m). P M按公式(10)计算得到 10 可-之M(o" 式中: N 观测时段内,观测历元总数;
GB/T39396.1一2020 -历元序号,i=1,2,,N 在多路径误差计算时,应首先在观测数据中剔除粗差、修复接收机钟跳和周跳等的影响 6.4伪距噪声 本部分伪距噪声检验方法仅适用于采样间隔为1s的伪距观测数据 按公式(11)计算观测时段 内,任一GNSS系统任一频率(信号)所有观测卫星的伪距噪声(平均值). (11) p= pkMs 式中 p 观测时段内,任一GNSS系统任一频率(信号)伪距噪声(平均值),单位为米(m); -帜率(信号)观测的卫星总数 观测时段内,任一GNSS系统任一 观测卫星序号 i=1,2,,n; 观测时段内,任-GNss系统任一频率(信号)第j颗卫星的伪距嗓声,单位为米(m). Apks Ap(按公式(12)计算得到 w-/>w厅 (12 式中 观测时段内,任一GNSS系统任一频率(信号)第颗卫星的观测历元总数; 历元序号,i=1,2,,N; o'(t 任一GNSS系统任一频率(信号)第颗卫星,在历元！，时刻的伪距噪声估值,单位为 Ag 米(m). Apt)按公式(13)计算 A'(t= =p(,)一(G) (13 式中 p'(t 任一GNsS系统任一频率信号)第颗卫星,在历元，时刻的伪距观测值,单位为米 m); 任-GNss系统任一频率(信号)第】颗卫星,在历元，，时刻的伪距二次多项式拟合值 o'( 单位为米(m) 按公式(14),进行伪距二次多项式拟合;拟合计算得到二次多项式系数后,可得到各历元的伪距二 次多项式拟合值o'(t)) 在观测时段内,从起始历元开始,每120个历元为一个拟合窗口,拟合窗口不 重叠 靠近观测时段结尾时,当剩余历元数不小于3个历元观测数据时,可按剩余历元数拟合;当剩余 历元数小于3个历元观测数据时,可舍弃不用 当观测数据有中断现象时,可分段分别处理 f.r=a.r十b.r十 (14 式中 伪距二次多项式拟合函数 f(.r -拟合窗口内的历元编号,二次多项式自变量,r=0.1,,118,119 二次多项式二次项系数; a 二次多项式一次项系数; 二次多项式常数项 6.5载波相位噪声 本部分载波相位噪声检验方法仅适用于采样间隔为1s的载波相位观测数据 按公式(15)计算观 测时段内,任一GNSS系统任一频率(信号)所有观测卫星的载波相位噪声(平均值
GB;/T39396.1一2020 (15 可-二" 式中: 观测时段内,任一GNSS系统任一频率信号)载波相位噪声(平均值),单位为周; 观测时段内,任一GNSS系统任一频率(信号)观测的卫星总数; 观测卫星序号，j=1,2, 观测时段内,任一GNS系统任一频率(信号)第颗卫星的载波相位噪声,单位为周 按公式(16)计算得到a, 16 ['(t.)]？ o，一 2又N-之 式中: 观测时段内,任一GNss系统任一频率(信号)第颗卫星的观测历元总数; N 历元序号,i=4,5,,N; 任一GNss系统任一频率(信号)第颗卫星相邻历元载波相位观测值三次差的噪声 p'(t 估值,单位为周 按公式(17)计算得到Ap'(t,) A'(e,=p'(t)一3e'(t,)十3e'(t)一e'(t-,) (17 式中 -历元t，时刻,任一卫星任一频率(信号)的载波相位观测量,单位为周 p'(t 在载波相位噪声计算时,应首先在观测数据中剔除粗差、,修复接收机钟跳和周跳等的影响 当观测 数据有中断现象时,可分段分别处理 6.6载噪比 按公式(18)计算任一GNSS系统任一频率所有卫星的载噪比统计值(平均值 S S= -习 式中 任一GNSS系统任一频率所有卫星载噪比统计值(平均值),单位为分贝赫兹(dBHa); 观测时段内,观测卫星总数; 观测卫星序号，j=1,2,,n; 丽 在观测时段内,任一GSS系统任一频率第颗卫星的载噪比平均值,单位为分贝赫兹 dBH2) 按公式(19)计算s 习s()) 19 式中; 观测时段内,观测历元总数; 历元序号,i=1,2,,N; s(G) 历元t，时刻,卫星任一频率(信号)的载噪比观测量,单位为分贝赫兹(dBHz).
GB/T39396.1一2020 附 录 A 规范性附录) GNSs卫星信号载波频率 表A.1给出了GNSs卫星信号的载波频率 表A.1GNSs卫星信号载波频率 系统 载波名称 载波率/MHz 1561.098 B11 B1C 1575.420 BDS 21 1207.14 B2a 1176,450 B31 1268.520 1 1575,42 GPs L2 1227.60 L5 1176.45 G 1602十k×9/16k= 一6,,l1,12) GLoAss G2 1246十k×71 k=一7，一6,.11,12 16 3 1202.025 E 1575,42 E5a 1176.45 Galileo E5b 1207.14 E5(E5a+E5b 1191.795 1278.75 E6
GB;/T39396.1一2020 附录 B 资料性附录 双频组合频率选择 表B.1为双频组合频率选择表 表B.1双频组合频率选择表 双频组合 系纷 频率(信号)1f1 频率信号)2(f2 B B21 B3 BDS B B1c 2a . L.2 GPS L5 G1 G2 GLONAss G G3 E E5a" E5b E Galileo BEa十Eb E E E6

全球连续监测评估系统（iGMAS）质量要求第1部分：观测数据GB/T39396.1-2020

观测数据是iGMAS中至关重要的资源，用于分析环境变化趋势和预测未来变化。因此，观测数据必须受到高度的保护和质量控制，以确保其可靠性和准确性。 GB/T39396.1-2020是iGMAS质量要求第1部分中关于观测数据的标准，旨在为观测数据提供一组完整的质量控制标准和实施方法，以确保所有数据都符合最高标准。该标准覆盖了从数据获得到数据分析的整个过程，并设置了以下五个方面的要求： 1.观测需求：明确观测站点的环境特征、观测项目、观测方法等，确保数据的可比性和持续性。 2.质量控制：建立有效的质量控制方案，包括监测仪器校准、现场质量控制等，最大限度地减小误差和不确定性。 3.数据管理：建立完整的数据记录和管理体系，包括数据备份、存储和检索等，确保数据的完整性和安全性。 4.数据处理：对原始数据进行校正、插补、去除异常值等处理，确保数据的准确性和一致性。 5.数据交流：建立规范的数据交流机制，确保数据可互操作性和可共享性。 以上五个方面的要求，从不同角度确保了观测数据的可靠性和准确性，也为环境科学研究提供了有力支持。同时，该标准还为iGMAS的发展提供了更加坚实的基础和支撑。

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