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国际GNSS监测评估系统(iGMAS)是对北斗卫星导航系统运行状况和主要性能指标进行监测和评估,生成高精度精密星历和卫星钟差、地球自转参数、跟踪站坐标和速率、全球电离层延迟等产品的开放信息平台。 iGMAS数据中心是iGMAS系统原始观测数据和各类产品的收集汇集点,也是分析中心、产品综合与服务中心、监测评估中心以及相关科研用户的数据提供者,在整个系统中处于中心节点的位置。数据中心的服务性能影响着iGMAS系统本身的建设,也关系着整个iGMAS系统的服务性能。 本文围绕提升iGMAS数据中心服务性能这一目标,深入研究了数据中心之间的文件同步机制、实时数据流解码算法以及实时数据流传输性能评估方法三个关键技术。在此基础上,结合iGMAS数据中心的特点,改进了适合iGMAS数据中心的优化机制和算法。并以实时数据流优化软件为工具,提出了一种实时数据流传输性能评估方法。最后利用iGMAS和MGEX的数据进行了ERP估计和分析。所做的工作具有重要的科学研究和实际应用意义。主要研究成果和内容包括: 1.阐述了GNSS数据中心在国内外的现状和发展趋势,分析了iGMAS系统对数据中心的需求,以及iGMAS数据中心亟待解决的几个问题,完成了软硬件平台和业务软件的总体设计。 2.研究了远程文件同步算法和实时数据流解码算法。包括Rsync算法、NTRIP协议、BKG NTRIP软件、RTCM3.1标准等。 3.提出了iGMAS数据中心之间数据同步机制。该机制逐步缩小遍历目录范围,计算差集并记录日志,采用动态规划均衡分配需要同步的数据,充分利用了通信链路,提高了同步效率。试验结果表明,假如某数据中心的网络分别中断15分钟、1小时和1天,则数据中心需要从另外两个数据中心分别同步文件的大小为5.1MB、27.4MB和887.3MB。采用该算法相比采用Rsync算法,同步时间分别缩短了1.661秒、106.048秒和3213.733秒。并且通过采用Paxos算法,实现数据中心分布式一致性、同步服务保活机制,保证三个数据中心之间进行可靠、高效、安全地同步文件。 4.优化了GNSS实时数据流解码算法。该算法优化了NTRIP Client的数据流解码算法和NTRIP Caster的用户认证策略,相比BKG的NTRIP软件处理效率有明显的提升,数据流传输时延显著减少。另外,采用BINEX数据流进行转码的方法,解决了当前Trimble接收机没有北斗RTCM格式实时数据流问题。 5.提出了一种实时数据流传输性能评估方法—“同源-反向法”。该方法既能对正在完善中的接收机实时数据流处理时延进行测评,又能对跟踪站网络条件进行预先测试,具有成本低、效率高的优点。根据实测和评估结果可以看出,采用RTCM SC-104传输实时数据流大大减小了网络传输压力,部分站采用互联网与采用专线传输的时延和丢包基本相当。就目前的互联网条件,实时数据流丢包很少,99.4%以上的数据包的时延在1秒以内,采用互联网能满足iGMAS、CORS、SBAS等系统对实时数据流的传输性能要求。在NTRIP软件中采用加密方案可以提高数据的安全、保密性,大大减少系统的运营成本。 6.基于iGMAS和MGEX网络的跟踪站数据,研究讨论利用GPS/BDS观测值测定地球自转参数的精度。得出初步结论:目前BDS单系统测站数据可用于地球自转参数的测定,确定ERP产品的精度与IGS的ERP超快速预报产品精度相当。随着中国BDS卫星星座的逐步完善以及测站数量和精度的提高,BDS测定ERP精度会更高。