GPS数据处理期末知识点总结

同步环闭合差
定义
由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。
特点：
理论上：由于同步观测基线间具有一定的内在联系，同步环闭合差在理论上应总是为0。
实践中：只要数学模型正确、数据处理无误，即使观测值质量不好，同步环闭合差将非常小。
实质：
若同步环闭合差超限，则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的
若同步环闭合差没有超限，还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格。
措施：删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算
周跳太多的判别
判别：从基线解算后所获得的观测值残差来分析，某测站对某卫星的观测值中含未修复的周跳时，与此相关的所有残差都会出现显著的整数倍的增大。
措施：多颗卫星在相同的时间段内经常发生周跳，删除周跳严重的时间段；个别卫星经常发生周跳，删除该卫星发生周跳的观测值
对流层折射影响或电离层折射影响较大
判别：通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，但无周日特征）
而求 时候是利用方程： ，G称为雅克比矩阵，若 ，则
根为 ，如含有权重，则根为
2.伪距定位算法
准备数据及参数初始化
方程线性化
利用最小二乘对方程求解
更新根
判断是否收敛
3.多普勒效应
所以误差方程求解时候还要求频移
4.GPS授时
T时刻接收机时间为：
为接收机钟差，可通过解算得到，进而得到真实时间
授时的三种方法：
特点
模糊度保持整数特性
波长短，模糊度较难确定
测距精度高
应用
辅助确定Iono-free组合观测值的模糊度
无电离层影响组合观测值
特点
模糊度不具有整数特性
电离层折射延迟为0
应用
长基线解算
电离层活跃期或活跃地区基线的解算
与几何位置无关的组合观测值
特点
波长为0
应用
估算电离层
Melbourne-Wübbena组合观测值
复测基线较差（重复基线互差）
定义
不同观测时段，对同一条基线的观测结果，就是所谓重复基线。这些观测结果之间的差异，就是复测基线较差。
实质
复测基线较差满足限差要求时，则表明基线向量的质量是合格的。
复测基线较差不满足限差要求时，则表明复测基线中至少有一条基线向量的质量不合格。
要确定出哪些基线向量的质量不合格，可以通过多条复测基线来判定。
单向测量
共视测量
载波相位
定位精度分析
方差分析
GPS定位精度与以下两个因素有关
测量误差
卫星的几何分布
精度因子
表示误差放大的倍数，用来衡量观测卫星的空间几何分布对定位精度的影响
定义精度因子DOP与中误差的关系
精度因子DOP可由平差参数的协因数阵中的主
对角线元素来定义
如何评价平面精度：
HDOP：平面位置精度因子
RDOP值的大小与基线位置和卫星在空间中的几何分布及运行轨迹（即观测条件）有关，当基线位置确定后，RDOP值就只与观测条件有关了，而观测条件又是时间的函数，因此，实际上对与某条基线向量来讲，其RDOP值的大小与观测时间段有关。
实质：RDOP表明了GPS卫星的状态对相对定位的影响，即取决于观测条件的好坏，它不受观测值质量好坏的影响。
基线解算的基本流程
周跳的探测与修复方法
确定整周模糊度的常用方法以及FARA法基本原理
2.基线解算的流程
数据导入，观测值、星历、气象元素、测站信息等
数据预处理：周跳探测与修复、形成差分观测值
组成观测方程：待定参数包括基线向量、整周模糊度等
平差解算：待定参数包括基线向量、整周模糊度等
能否确定整周模糊度参数
为进行基线向量解算结果质量控制提供依据
第六章
1.思考题
评定基线向量结果质量指标有哪些？各有什么作用？
如何根据残差图来判断哪颗卫星的观测值有周跳？
RATIO的定义及其作用是什么？
2.基线解算阶段质量控制的目的
为后续的数据处理分析提供合格的基线向量结果。
3.基线解算阶段质量控制的内容
质量评定：通过一系列的指标，对基线向量结果的质量进行评估，发现质量差（不合格的)基线。
存储方式：ASCII
内容：观测值、星历（导航信息）、气象数据
特点：通用性强，已成为事实上的标准；利于多种型号的接收机联合作业；大多数软件能够处理
命名规则
观测值文件的内容
观测值文件
导航电文文件
气象数据文件
RINEX 3文件
命名格式
<SSSS><MR><CCC>_<S>_<YYYYDDDHHMM>_<NNN>_<FRQ>_<TT>.<FMT>
6.影响GPS基线解算结果的几个因素及其判别
基线解算时所设定的起点坐标不准确
判别：无明确的方法
少数卫星的观测时间太短
判别：通过卫星可见性图
在整个观测时段中，有个别卫星或个别时间段周跳太多，致使周跳修复不完善
判别：通过残差图（残差跳跃）
在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大
判别：通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，且呈现周日特征）
多路径效应、对流层或电离层折射影响过大的判别
同周跳太多的判别
判别：残差会出现非整数倍的增大，一般不超过1周，但明显大于正常观测值的残差。
措施：多路径效应严重，删除多路径效应严重的时间段或卫星；对流层或电离层折射影响过大，提高截止高度角（具有盲目性）、模型改正、双频观测值
5.GPS观测值
非差观测值
差分观测值
<FRQ>为观测时的采样间隔或采样频率；
<TT>为包含的卫星系统和数据类型，第一位表示卫星系统（M、G、R、C、E、J、I）；第二位为数据类型，即观测文件（O）、导航文件（N）或气象文件（M）；
<FMT>为扩展名，扩展名只有两种：rnx或crx，.gz为压缩格式
卫星系统简码表：
M (Mixed)、G (GPS)、R(GLONASS)、C (BeiDou-2/COMPASS)、E (Galileo)、J(QZSS)、I(IRNSS)
例子:
BJFS00CHN_S_20170421000_15M_01S_GO.rnx表示数据是来自中国的BJFS站0号接收机的实时数据流，观测开始于2017年第42日1点，时长为15分钟，采样间隔1秒的GPS观测数据。
第三章
1.牛顿迭代法及线性化方法
由定位方程，然后根据泰勒公式线性化，x0赋值xk,x赋值xk+1,然后用xk表示出xk+1，根据xk求出xk+1，重复以上求解过程直至两者之差小于限差即为牛顿迭代法，在GPS处理中根据xk求出xk+1我们是这样实现的，通过最小二乘求出 ，然后
根据所采用差分观测值的类型
非（零）差解、单差解、双差解、三差解
根据模糊度的确定情况
浮动解、固定解
固定解（整数解）：模糊度被确定为整数
浮动解（实数解）：模糊度未被确定为整数
4.影响基线解算结果因素的判别及应对措施
基线起点坐标不准确的判别
判别：难以判别
措施：提高起点坐标精度
卫星观测时间短的判别
判别：查看观测数据记录文件中有关对与每个卫星的观测数据的数量；卫星可见性图
实质：数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。数据删除率越高，说明观测值的质量越差。
RATIO
定义
实质
反映了所确定出的整周未知数参数的可靠性，该值总大于等于1，值越大，可靠性越高。
这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件的好坏有关。
RDOP
定义：所谓RDOP值指的是在基线解算时待定参数的协因数阵的迹（ ）的平方根，即
RAIM
名词解释：接收机自动完整性监测
第四章
1.思考题
GPS基线解算的概念
GPS基线解算的类型
影响基线解算结果的因素及应对措施
非差观测值及其应用
差分观测值的形成方式
差分观测值的有哪些类型？
常用的组合观测值有哪些？各有什么特点？各有什么用途？
2.GPS基线解算
定义
利用多个测站的GPS同步观测数据，确定这些测站之间坐标差的过程
差Βιβλιοθήκη Baidu方式
站间差分
消除了卫星钟差影响
削弱了电离层折射影响
削弱了对流层折射影响
削弱了卫星轨道误差的影响
星间差分
消除了接收机钟差的影响
历元间差分
消去了整周未知数参数
组合观测值
宽巷组合观测值
特点
模糊度保持整数特性
波长较长，模糊度容易确定
测距精度略低
应用
在动态定位时，通常用此观测值
辅助确定Iono-free组合观测值的模糊度
<SSSS>为观测站点名；
<MR>为接收机编号；
<CCC>为三位ISO 3166-1标准的国家代码，标识站点位置，中国代码CHN；
<S>为数据源，即数据来源于接收机（R）还是数据流（S）；
<YYYYDDDHHMM>为观测开始时刻（年、年积日、时、分）；
<NNN>为观测时段长度，01D = 1 day；
接收机接收信号失败
周跳探测方法
高次差/多项式拟合
Geometry-free组合
应对方法
修复
标记，引入新的模糊度参数
4.整周未知数
整周未知数的确定的方法
伪距法
多普勒法（消去法）
走走停停法（Stop and Go）
参数法（搜索法）：经典方法、FARA、LAMBDA
5.基线解算结果的作用
是后续数据处理的观测值（GPS基线向量网平差的观测值）
特点
不受电离层、对流层折射、钟、几何位置的影响
载波相位和码的组合
6.天线的相位中心
解决天线相位中心偏差和变化的方法
天线定向
模型改正
PCV的定义
7.天线高
定义：标志至平均相位中心所在平面的垂直距离
量取方法：斜高或到某一平面的直高
天线高的改化：手工改化；自动改化，需提供天线类型及量高方法
第五章
1.思考题：
2)绝对质量指标
异步环闭合差
定义
由相互独立的基线所组成的闭合环的闭合差。
实质
异步环闭合差满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量的质量是合格的。
当异步环闭合差不满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格。
要确定出哪些基线向量的质量不合格，可以通过多个相邻的异步环或重复基线来判定。
绝对指标–可确切判定质量合格与否
5.评定基线向量结果质量指标
1) 相对质量指标
单位权方差因子
实质：又称为参考因子，一定程度地反映了观测值质量的优劣
观测值的RMS
定义：观测值残差的均方根
实质
反映了观测值与参数估值间的符合程度
一定程度地反映了观测值质量的优劣
一般认为，RMS越小越好
数据删除率
定义：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。
质量改善：通过数据处理手段，提高基线向量结果的质量。
4.衡量基线向量结果质量的方法
原则
全面性：多角度、多方面：精度、可靠性
科学性：具有严格的理论根据
可操作性：易于使用
指导性：对工作具有指导作用
评定指标
相对指标–无法确切判定质量合格与否
半相对半绝对指标–可确切判定质量是否不合格，却无法确切判定质量是否合格
第二章
1.思考题
GPS数据处理的文件格式有哪些？
GPS数据预处理的主要步骤
2.GPS数据处理的基本流程
数据传输：将GPS接收机记录的观测数据，传输到计算机磁盘上，以备处理和保存。
3.预处理的主要工作
数据分流。
观测数据的平滑、滤波。剔除粗差并进一步剔除无效观测值。
统一数据文件格式。将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样间隔，统一为标准化的文件格式，以便统一处理。
观测值
GPS载波相位观测值（主要）
原始观测值
差分观测值
不同频率的组合观测值
GPS伪距观测值（辅助）
结果
基线向量
精度（中误差）及误差相关性信息（协因数阵）
3.基线解算的分类方法
根据数学模型
单基线解、多基线解、整体解（多站网解）
根据观测值类型
L1解、L2解、宽巷（Wide-lane）解、窄巷（Narrow-lane）解、无电离层影响（Iono-free）解
卫星轨道的标准化。为了统一不同来源卫星轨道信息的表达方式，和平滑GPS卫星每小时更新一次的轨道参数，一般采用多项式拟合法，使观测时段的卫星轨道标准化，以简化计算工作，提高定位精度。
探测周跳、修复载波相位观测值。
对观测值进行各项必要的改正。
4.常用的数据格式
1)本机格式：接收机存储数据的格式
2)RINEX 2格式：与接收机无关的数据交换格式
确定基线向量的固定解、确定基线向量的浮动解
3.周跳
周跳：从信号最开始跟踪开始，存在整周未知数N信号失锁，整周计数被重新计数，这样连续记录的相位观测值就存在一个跳变，这个跳变就是相位测量的周跳
周跳产生的主要原因：
卫星信号由于树木、建筑、桥梁、山峰遮挡
由于不良电离层条件、多路径、接收机高动态性、较低的卫星截至角导致信噪比很低
VDOP：高程精度因子
PDOP：空间位置精度因子
TDOP：接收机钟差精度因子
GDOP：几何精度因子
精度因子的数值与所测卫星的几何分布图形有关。分析表明：几何精度因子GDOP与测站和观测卫星所构成的多面体体积V的倒数成正比。实际观测中，为了减弱大气折射影响，卫星高度角不能过低。因此，在上述条件下，应尽可能使所测卫星与测站所构成的多面体体积接近最大。