GPS观测数据的仿真
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建立 如下 的观测方 程［ ７ － ８ ３ ］ 。
Ｐ （ ）一 ｒ （ Ｘ （ ￡ ）一 Ｘ） ＋ （ （ ）一 ｙ） 。
算 软件 的正 确性 、 基 于 ＧＰ Ｓ观 测 值 的 定轨 方 案论 证 分析 、 评论 各种 ＧＰ Ｓ算法 性能 等方 面 ， 都 比实 际
＋（ ｚ （ ） 一ｚ ） ］ 一ｃ Ｖ （ ）
＋ｆ Ｖ ｝ （ ） ＋ Ｖｉ ｏ （ ￡ ） ＋
＋ （ ）＋
（ ）
（ １ ）
ｌ （ ｆ ）＋ （ ￡ ） ，
外 仿 真软 件 的 源 代码 Ｌ ４ ］ ， 因 此 ＧＰ Ｓ仿 真对 我 们 研 究 卫星导 航 ， 如北 斗 卫 星 导航 定 位 系统 等 ， 都 有 着
况下 ， 建 立生成 Ｇ Ｐ Ｓ伪 距和 载 波的数 学模 型 ， 提 出了一 种根据 模 拟测 站 坐标进 行 ＧＰ Ｓ观 测数
据 仿 真的 方法 ， 使 用 Ｃ＃语 言编 写 了相 应 的仿 真软 件 。仿真 的 实例 结果表 明 ： 利 用该程 序 生成 的仿 真观 测值 能到 达 １ ０ ｍ精度， 具有较好 的应 用价值 ， 可以 为其他 相 关科 学研 究与应 用提 供 参考 。
１ 仿 真 观 测 值 的 生成 原 理
ＧＰ Ｓ观测值 的仿 真 ， 是 利 用 用 户 任 意 给 出 的
测站 三维 坐标来模 拟该 测站 观测 的 Ｇ Ｐ Ｓ信 号 。
ＧＰ Ｓ卫 星 发 射 的 信 号 由载 波 、 测距 码 和 导 航 电文 三部 分组成 ， 主要 对 伪 距 和 载波 进 行 模 拟 ， 对 他们
观测数 据更 有优 势＿ 】 。 ］ 。 ＧＰ Ｓ的仿 真数 据一 般 由模 拟 生 成器 或 仿 真 软 件 实现 ， 如 Ｇ Ｐ Ｓ Ｌ ａ ｂ 、 瑞 士 的 伯 尔 尼 大 学研 制 的 精 密 ＧＰ Ｓ定 位 软 件 中 的 ＧＰ Ｓ仿 真 模 块 等 ［ ４ ］ 。但 Ｇ Ｐ Ｓ仿 真生 成 器 的价 格 较 高 ， 又无法获得其他 国
关 键 词 ：Ｇ Ｐ Ｓ ； 仿真； 观 测数据 ； 误 差 改 正 中 图 分 类 号 ：Ｐ ２ ２ ８ ． ４ 文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ８ － ９ ２ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ ０ — ０ ３
０ 引 言
仿真 Ｇ Ｐ Ｓ观测 数据 的 系统 的误 差 和 随机误 差 都 是可 以人 为控制 的 ， 使 用 的各种模 型参 数都 是精 确 已知 的 ， 使得 Ｇ Ｐ Ｓ仿 真数 据在 测试 ＧＰ Ｓ数 据解
第３ ８卷 第 ２期
位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒｌ ｄ ｏｆ Ｃ ｈｉ ｎ ａ
Ｖｏ １ ． ３ ８， Ｎ ｏ． ２ Ａｐｒ ｉ ｌ ， ２ ０１ ３
ＧＰ Ｓ观 测 数 据 的仿 真
周 雨 ， 李 英 冰
（ 武汉大学测绘学 院， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
摘 要 ：由于仿 真 ＧＰ Ｓ观测 数据 的误 差 都 是 可 以人 为控 制 的 ， 使 得 它在 测试 数 据 、 定 轨 分析 、 评 论 算 法等 方 面有 着 比实 际观 测数 据 更 大优 势 的特 点 。在 考虑 电 离层 延 迟 、 对 流层 延 迟、 卫 星钟 差 、 接 收机钟 差 、 多路径 效应 、 相 对论效 应 、 地球 自转改 正 、 测 量噪 声等影 响 因素的情
联 系人 ： 周雨 Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ９ ９ ３ ６ １ ８ ０ ５ ０ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
第 ２期
周 雨等 ： ＧＰ Ｓ观 测数据 的仿 真
５ １
为多路 径 效应 改正 ； ， ｅ 分别 为观 测 噪声 ； 为
相 应 载波 的波 长 ； 为 载 波相 位 观 测 值 ； Ｎ 为整
＋ （ ） ＋ ｆ ｍ ｌ （ ） ＋￡ （ ）一 Ａ Ｎ （ ￡ ） ．
（ ２ ）
对论效 应 、 地 球 自转 改 正 、 测 量 噪 声 等 影 响 因 素＿ ６ ］ ， 自主设 计 面 向 用 户 的 ＧＰ Ｓ观 测 值 仿 真 软
件， 模 拟 伪距 和载 波 的生 成 ， 并以 Ｉ ＧＳ跟踪 站 的 实 际观 测数据 为参 考 ， 对 模拟值 与 真实值 进行 定量 比 较， 并 定性 的分 析 出现 误 差 的原 因 ， 进一 步 明确模 拟观 测 的可 行性 和稳 定性 。
非 常重要 的现 实意 义 。
ｐ （ ￡ ）一 ［ （ Ｘ （ ） 一 Ｘ） 。 ＋（ ｙ （ ￡ ） 一Ｙ ）
＋（ Ｚ （ ） 一Ｚ ） ］ 一ｃ Ｖ 。 （ ）
＋ｃ Ｖｔ （ ） 一 （ ） ＋ ： 。 （ ｆ ）
从单 点定 位 的原 理 出发 ， 考 虑 电离 层 延 迟 、 对 流 层延 迟 、 卫星钟差、 接收 机 钟差 、 多路 径效 应 、 相
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ２ ７
式中： ｉ 为 卫 星编 号 ； ｔ 为 时刻 ； Ｐ 为 接收 机 至观 测
码伪距 ； Ｘ Ｙ Ｚ 为卫 星 的 ＷＧＳ － ８ ４坐标 ； ＸＹ Ｚ为 接 收机 的 ＷＧＳ － ８ ４坐标 ； ｃ 为光速 ； 钟差 ； 为 接 收机
为卫星钟差 ； Ｖｉ ｏ 为 电 离 层 延 迟 改 正 ；
为 地 球 自转改 正 ；
Ｖ 为对 流层延 迟 改正 ；
资 助 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 （ 批 准号 ： ５ １ ０ ７ ７ １ ０ ５ ） 、国家 电 网公 司科 技 项 目 （ 合 同号 ： Ｓ Ｇ １ １ ０ １ ３ ）
Ｐ （ ）一 ｒ （ Ｘ （ ￡ ）一 Ｘ） ＋ （ （ ）一 ｙ） 。
算 软件 的正 确性 、 基 于 ＧＰ Ｓ观 测 值 的 定轨 方 案论 证 分析 、 评论 各种 ＧＰ Ｓ算法 性能 等方 面 ， 都 比实 际
＋（ ｚ （ ） 一ｚ ） ］ 一ｃ Ｖ （ ）
＋ｆ Ｖ ｝ （ ） ＋ Ｖｉ ｏ （ ￡ ） ＋
＋ （ ）＋
（ ）
（ １ ）
ｌ （ ｆ ）＋ （ ￡ ） ，
外 仿 真软 件 的 源 代码 Ｌ ４ ］ ， 因 此 ＧＰ Ｓ仿 真对 我 们 研 究 卫星导 航 ， 如北 斗 卫 星 导航 定 位 系统 等 ， 都 有 着
况下 ， 建 立生成 Ｇ Ｐ Ｓ伪 距和 载 波的数 学模 型 ， 提 出了一 种根据 模 拟测 站 坐标进 行 ＧＰ Ｓ观 测数
据 仿 真的 方法 ， 使 用 Ｃ＃语 言编 写 了相 应 的仿 真软 件 。仿真 的 实例 结果表 明 ： 利 用该程 序 生成 的仿 真观 测值 能到 达 １ ０ ｍ精度， 具有较好 的应 用价值 ， 可以 为其他 相 关科 学研 究与应 用提 供 参考 。
１ 仿 真 观 测 值 的 生成 原 理
ＧＰ Ｓ观测值 的仿 真 ， 是 利 用 用 户 任 意 给 出 的
测站 三维 坐标来模 拟该 测站 观测 的 Ｇ Ｐ Ｓ信 号 。
ＧＰ Ｓ卫 星 发 射 的 信 号 由载 波 、 测距 码 和 导 航 电文 三部 分组成 ， 主要 对 伪 距 和 载波 进 行 模 拟 ， 对 他们
观测数 据更 有优 势＿ 】 。 ］ 。 ＧＰ Ｓ的仿 真数 据一 般 由模 拟 生 成器 或 仿 真 软 件 实现 ， 如 Ｇ Ｐ Ｓ Ｌ ａ ｂ 、 瑞 士 的 伯 尔 尼 大 学研 制 的 精 密 ＧＰ Ｓ定 位 软 件 中 的 ＧＰ Ｓ仿 真 模 块 等 ［ ４ ］ 。但 Ｇ Ｐ Ｓ仿 真生 成 器 的价 格 较 高 ， 又无法获得其他 国
关 键 词 ：Ｇ Ｐ Ｓ ； 仿真； 观 测数据 ； 误 差 改 正 中 图 分 类 号 ：Ｐ ２ ２ ８ ． ４ 文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ８ － ９ ２ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ ０ — ０ ３
０ 引 言
仿真 Ｇ Ｐ Ｓ观测 数据 的 系统 的误 差 和 随机误 差 都 是可 以人 为控制 的 ， 使 用 的各种模 型参 数都 是精 确 已知 的 ， 使得 Ｇ Ｐ Ｓ仿 真数 据在 测试 ＧＰ Ｓ数 据解
第３ ８卷 第 ２期
位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒｌ ｄ ｏｆ Ｃ ｈｉ ｎ ａ
Ｖｏ １ ． ３ ８， Ｎ ｏ． ２ Ａｐｒ ｉ ｌ ， ２ ０１ ３
ＧＰ Ｓ观 测 数 据 的仿 真
周 雨 ， 李 英 冰
（ 武汉大学测绘学 院， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
摘 要 ：由于仿 真 ＧＰ Ｓ观测 数据 的误 差 都 是 可 以人 为控 制 的 ， 使 得 它在 测试 数 据 、 定 轨 分析 、 评 论 算 法等 方 面有 着 比实 际观 测数 据 更 大优 势 的特 点 。在 考虑 电 离层 延 迟 、 对 流层 延 迟、 卫 星钟 差 、 接 收机钟 差 、 多路径 效应 、 相 对论效 应 、 地球 自转改 正 、 测 量噪 声等影 响 因素的情
联 系人 ： 周雨 Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ９ ９ ３ ６ １ ８ ０ ５ ０ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
第 ２期
周 雨等 ： ＧＰ Ｓ观 测数据 的仿 真
５ １
为多路 径 效应 改正 ； ， ｅ 分别 为观 测 噪声 ； 为
相 应 载波 的波 长 ； 为 载 波相 位 观 测 值 ； Ｎ 为整
＋ （ ） ＋ ｆ ｍ ｌ （ ） ＋￡ （ ）一 Ａ Ｎ （ ￡ ） ．
（ ２ ）
对论效 应 、 地 球 自转 改 正 、 测 量 噪 声 等 影 响 因 素＿ ６ ］ ， 自主设 计 面 向 用 户 的 ＧＰ Ｓ观 测 值 仿 真 软
件， 模 拟 伪距 和载 波 的生 成 ， 并以 Ｉ ＧＳ跟踪 站 的 实 际观 测数据 为参 考 ， 对 模拟值 与 真实值 进行 定量 比 较， 并 定性 的分 析 出现 误 差 的原 因 ， 进一 步 明确模 拟观 测 的可 行性 和稳 定性 。
非 常重要 的现 实意 义 。
ｐ （ ￡ ）一 ［ （ Ｘ （ ） 一 Ｘ） 。 ＋（ ｙ （ ￡ ） 一Ｙ ）
＋（ Ｚ （ ） 一Ｚ ） ］ 一ｃ Ｖ 。 （ ）
＋ｃ Ｖｔ （ ） 一 （ ） ＋ ： 。 （ ｆ ）
从单 点定 位 的原 理 出发 ， 考 虑 电离 层 延 迟 、 对 流 层延 迟 、 卫星钟差、 接收 机 钟差 、 多路 径效 应 、 相
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ２ ７
式中： ｉ 为 卫 星编 号 ； ｔ 为 时刻 ； Ｐ 为 接收 机 至观 测
码伪距 ； Ｘ Ｙ Ｚ 为卫 星 的 ＷＧＳ － ８ ４坐标 ； ＸＹ Ｚ为 接 收机 的 ＷＧＳ － ８ ４坐标 ； ｃ 为光速 ； 钟差 ； 为 接 收机
为卫星钟差 ； Ｖｉ ｏ 为 电 离 层 延 迟 改 正 ；
为 地 球 自转改 正 ；
Ｖ 为对 流层延 迟 改正 ；
资 助 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 （ 批 准号 ： ５ １ ０ ７ ７ １ ０ ５ ） 、国家 电 网公 司科 技 项 目 （ 合 同号 ： Ｓ Ｇ １ １ ０ １ ３ ）