iGMAS及相关

1、iGMAS是什么？

iGMAS是指国际全球连续监测评估系统（international GNSSMonitoring & Assessment System）的简称。iGMAS旨在建立一个全球分布的GNSS信号跟踪网络，通过多GNSS高精度接收机和高增益全向天线，监测GNSS 的服务性能和信号质量，为全球广大用户提供服务。

2、ICG会议

2006年ICG-1[^[1]]于维也纳召开，会议上成立了四个工作组，即ICG A-B-C-D四个工作组（A组：兼容与互操作，B组：GNSS服务性能的增强，C组：信息分发，D组：参考框架、授时和应用），工作组C为信息分发。工作组C的常设主席是联合国外空司的Sharafat女士，在历届ICG大会中，工作组C的联合主席由ICG举办国家的专家担任。中方工作组C负责人为杨东凯。

2008年ICG-3会议上，工作组C更名为“信息分发和能力建设”。

“信息分发”就是信息的传播和发送，是按照事先确定的规则将某些有用的信息告知特定的用户或者所有的用户。对于卫星导航系统，其信息内容包括系统建设情况、运行状态、信号格式以及相关国家政策等，首先这些信息要公开，其次要通过网络、报刊杂志等各种媒介传播给所需要的机构或者个人。

“能力建设”的内容则包括卫星导航领域相关的基础理论研究、技术和应用开发的软硬件环境条件，各类培训、人才培养的设施及师资力量、课程体系、教材、实验室等的建设。

2009年ICG-4工作组C提出如下的工作计划：共分四项内容：

（1）在发展中国家培训以提高能力建设；

（2）在发展中国家（特别是非洲）促进GNSS技术作为科学研究的利用（测绘、地球物理、空间气候、气象）；

（3）国际空间天气计划（支持建立地基的全球范围的连续观测网，用于研究与空间天气和气候变化相关的大气现象，如磁暴对电离层的影响、对空间天气的影响等）；

（4）在发展中国家举办关于应用的区域研讨班。

2011年6月，在ICG-6预备会上，国际合作研究中心首次提出了iGMAS倡议，在2011年9月ICG-6在日本东京召开，iGMAS倡议得到了各国代表团及IGS^[2]、IAG^[3]、FIG^[4]等国际组织的广泛关注和支持，并被写入联合国外空司ICG-6会议联合声明文件，会议批准正式成立了国际GNSS监测与评估子工作组，由中方、IGS组织、日方担任联合主席。另外，中方代表提出为工作组C的工作计划增加一项GNSS学历教育行动计划的建议，得到了ICG大会的批准。杨东凯教授在工作组C会议上做了“GNSS-R 数据采集实验及应用分析”，重点讨论了GNSS的科学应用。北京航空航天大学国际学院副院长翁敬农做了题为“GNSS教育和培训新进展和ICG信息中心的认识”的主题报告，详细阐述了GNSS教育、ICG信息中心方面的应用现状及前景。

2012年11月4日至9日ICG-7于在北京举办，工作组C主席为杨东凯。

2013年11月9日至14日ICG-8在迪拜召开。

ICG-9大会将于2014年9月在布拉格举行。

3、iGMAS现状

国内现状：iGMAS国内跟踪站建设由中国科学院国家授时中心牵头，联合中国测绘科学研究院、西藏测绘局、中科院上海天文台、国家天文台长春人卫站、云南天文台、新疆天文台、测量与地球物理研究所等单位共同承担。BeiDou/GPS/GLONASS/Galile接收机已经开发出来。2009年2月，中国科学院国家授时中心在先临潼区建成了中国首个北斗空间信号质量监测与评估系统，包含7.3m孔径的天线。该系统自2009年4月运行以来，成功完成对北斗系统、GEO^[5]和IGSO^[6]卫星的信号质量监测和评估，同时还成功采集和分析了GPS的MEO卫星信号和Galileo的Glove-B的信号。新的40m孔径天线正处于研发中，预计2014年将被安装于西安市。两个在建的数据中心分别位于武汉大学和国家授时中心。

国际现状：1个信号监测站和10个动态跟踪站已经建立。已经同23个国家的37个组织的43个已有站点进行了合作意向的接洽。具体成形的计划是在俄罗斯和巴基斯坦建立新的站点，其他国家也正处于咨询阶段。两个在建的数据中心分别位于武汉大学和中国国家授时中心。

4、iGMAS任务和系统（来源于ICG-7会议）

iGMAS的任务：

Ø 提供监测资源的全球共享和更好的GNSS服务

Ø 支持相关活动

Ø 相关标准和资源共享模式

Ø 开发监测和评价的产品

Ø 提供有效的评估服务

iGMAS的系统架构如图1：

 

图1 iGMAS的系统架构

iGMAS的监测和评估的子任务包括4部分：

Ø 星座状态

Ø 导航信号

Ø 导航信息

Ø 服务性能

图2 iGMAS的监测和评估的子任务

5、iGMAS站点监测大气可降水量的可行性

iGMAS站点对GNSS信号进行监测过程中，布设有基本的气象传感器；同时在解算GNNS信号过程中可以计算大气天顶总延迟（ZTD），不需要增加新的硬件设备，就可以获得iGMAS站点的ZTD时间序列和大气可降水量PWV时间序列。

如需对外提供ZTD和PWV时间序列，需要研究相关数据的自动采集、处理和分发的一整套流程，工程量需要整体评估。

6、iGMAS站点监测土壤水分的可行性

iGMAS站点监测和评估的其中一项子任务是对导航信号的评估，主要是观察信号星座图,并读取中心频率偏移、信噪比（Signal-to-Noise，SNR）、EVM值等测量数据,画出相应的曲线图并计算标准差，考察其稳定性。

从理论上来说，对SNR这一观测量的记录，能够反映出GNSS直射和反射信号的干涉特性，进而可以利用干涉测量度量（如相位）来反映该站点附近的土壤水分变化情况，实现土壤水分的监测。

如需实现长期连续的观测和实时的数据处理分析，需要完成数据的自动采集和实时传输、处理等，并配有实测的土壤水分观测数据或从当地的气象资料中获取。

名词解释：

[1] ICG-6: ICG即International Committee on Global Navigation Satellite Systems，联合国的非正式机构，该会议一年一次。ICG-6即第六届全球卫星导航系统国际委员会。

[2]IGS: International GNSS Service，国际GNSS服务组织，用于提供GNSS高精度数据（目前包括GPS和GLONASS）。全球最早的永久性GPS跟踪站之一位于武汉大学，1993年由中美两国合作共建，现为IGS的核心站，是中国地壳运动观测网络的国家基准站。

[3]IAG: International Association of Geodesy国际大地测量协会（或称国际大地联合会）。

[4]FIG:International Federation ofSurveyors国际测量师协会，世界各国测绘学术团体联合组成的综合性学术组织。1878年 7月18日成立于法国巴黎。

[5] GEO：静止轨道卫星。

[6] IGSO：倾斜地球同步轨道卫星。