精密星历与广播星历下C级GPS网解算精度分析
不同GPS星历的差异性分析
不同GPS星历的差异性分析摘要：本文分别从获取方法和实际应用两方面对比分析广播星历、最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU之间的差异性。
关键词：广播星历；精密星历；快速星历；超快速星历1、引言自上个世纪90代以来，GPS观测技术一直在地学研究领域尤其是在大地测量领域发挥着重要的作用[1]。
因此，国际大地测量学协会为了加强国际间GPS地学研究应用，于1993年成立了国际GPS地球动力学服务（IGS）组织[2]。
把通过全球测站获取的测量数据发送到IGS数据分析与处理中心，该中心统一解算出GPS 卫星星历，进而推出了最终精密星历IGS、快速星历IGR以及超快速星历IGU三种星历产品，目的在于全方面满足全球用户对精密星历在时延性和精度上的不同需求。
2、GPS星历获取方法与应用广播星历（预报星历）实质为依靠GPS的地面监控站供给和明确的，全球用户通过接收机获取到的GPS定位卫星公开发射的无线电信号上载有预报一定时间内卫星根数的含有轨道信息的导航电文信息，地面控制部分经解码后获取到的卫星星历可以演算获取卫星的位置。
广播星历是经由卫星导航系统的测轨分系统外推轨道得到的，它通常包括必要的轨道摄动改正项参数以及以参考历元获取的轨道参数。
因此在经过一段时间的影响下，预报轨道与实际轨道会有所偏差，导航和定位的精度将有所下降，为此只能确保一定时间段内的轨道精度要求[3]。
描述卫星轨道信息的导航电文无法达到精密定位的要求，却能够实时获得，因此精度较差。
因此，如今其主要应用于全球范围内实时导航定位以及低等级短基线的工程测绘。
IGS具有380多个GPS跟踪站和许多GLONASS跟踪站，这些测站遍布在全球的各地。
IGS的7个全球分析中心（MIT、GFZ、CODE、ESA、SIO、NGS、JPL）分别对分布在全球的测站获取的数据进行统一收集整理解算，对GPS卫星进行连续跟踪观测，对获得的成果展开归纳和分析，然后将所得数据进行加权平均从而获得最终精密星历，由于其解算过程过于复杂，所以观测结果一般延迟两个星期才能得到。
《GPS定位原理与应用》习题集答案
《GPS定位原理与应用》习题集答案第一篇《GPS定位原理与应用》习题集一、名词解释一、名词解释I、卫星星历:是描述卫星运行轨道的信息。
2、天线高:指天线的相位中心至观测点标志中心顶面的垂直距离。
3,春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与地球赤道的交点。
4、开普勒第一定律:卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的月心相重合。
这一定律表明，在中心引力场中，卫星绕地球运行的轨道面，是一个通过划球质心的静止平面。
5、同步环:由多台接收机同步观测的结果所构成的闭合环称为同步环。
6、多路朽效应:在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收衫天线，这就将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉，从而使观测值偏离真值产且所谓的多路径误差。
这种山于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。
、7、周跳:在接收机跟踪GPS卫星进行观测的过程中，常常山于多种原因(例如接收机天线被阻挡、外界噪声信号的千扰等)，可能使载波相位观测值中的9周数不正确但其不足1整周的小数部分仍然是正确的，这种现象成为整周变跳，简称周跳。
8、绝对定位:利用GPS卫星和用户接收机间的距离观测值直接确定用户接收机天线在在WGS-84坐标系中相对地球质心的绝对位置。
9,恒星时:以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间，称为恒星时。
恒星时是地方时。
10、卫星的无摄运动:卫星在轨运动受到中心力和摄动力的影响。
假设地球为匀质|球体，其对卫星的引力称为中心力(质量集中于球体的中心)。
中心力决定着卫星运动的4本规律和特征，此时卫星的运动称为无摄运动，山此所决定的卫星轨道可视为理想的轨道，又称卫星的无摄运动轨道。
11,精密星历:是一些国家的某些部门，根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，而计算的卫星星历。
它可以向用户提供在用户观测时间的卫星星历，避免了预报星历外推的误差。
快速精密星历与最终精密星历对定位精度的影响和比较
３ ＧＰ Ｓ定 位 解 算 方 案
３ １ 解算 软 件 ．
收 稿 日期 ： ０ ７ １ － ７ ２ ０ — ２０
２ ０ ． ／ 球 定 位 系统 ０８２全
２３
维普资讯
主要 利用 Ｂ ｒｅｅＧＰ ． ｅｎ ｓ Ｓ ５ ０软 件对 观 测 数 据 进行 处理 。此 软件 是 由瑞士 伯 尔 尼 大学 天 文 研 究 所研 究 开 发 的 ＧＰ Ｓ数 据 （ 括 Ｇ ＯＮＡＳ 包 Ｌ Ｓ数 据 、
误差
。
系 寺 ） 具 取 取 于 线向 数（ ～ 的 体 值 决 基 量
的位置 和方 向 、 测 时 段 的 长短 、 测 的卫 星数 量 观 观
及 其几何 分 布等 因数Ⅲ 。 通过 表 １ 以看 出 ， 高精 度 ＧＰ 可 在 Ｓ定位 中 ， 快 速精 密星历 比最 终 精 密 星历 在 获 取 时 间上 要 大大 提前 。如果 能够运 用快 速精 密 星 历 代替 最 终 精 密
星历 进行 解算 ， 么 ， 精 度 定 位 的作 业 效 率 随 之 那 高 提高 ， 速高 精度 定位 的应用 领 域将得 到拓 展 。 快 快 速精 密 星 历 和最 终 精 密 星历 对 于 高精 度定
位精 度 的影响 和 比较 ， 本文 讨论 的重 点 。 是
（ＧＳ 为 了满 足 不 同类 型用 户 的 需 求 提 供 了 不 同 Ｉ ） 精 度 的星历 ， 如广 播星 历 、 终精 密星历 、 速精 密 最 快
关 键词 ：最终 精 密 星历 ； 快速 精 密星 历 ； 差模 型 ； 非 双差模 型 中 图分类 号 ： ２ ７ Ｐ Ｏ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ８９ ６ （０ ８ ０ —０ ３０ １ ０ —２ ８ ２ ０ ） ２０ ２ —３
GPS网形布设和解算基本要求
GPS网形布设和解算基本要求GPS网形布设和基线解算基本技术规定1 级别划分GPS测量按精度和用途分为A、B、C、D、E级。
2 测量精度2.1 A级GPS网由卫星定位连续运行基准站构成，其精度应不低于表1的要求。
表12.2 B、C、D和E级的精度应不低于表2的要求。
表22.3 各级GPS网最简异步观测环或附合路线的边数应不大于表3的规定。
表32.3.1 各级GPS网点位应均匀分布，相邻点间距离最大不宜超过该网平均间距的2倍。
2.3.2 新布设的GPS网应与附近已有的国家高等级GPS点进行联测，联测点数不应少于3点。
2.3.3 为求定GPS点在某一参考坐标系中坐标，应与该参考坐标系中的原有控制点联测，联测的总点数不应少于3点。
在需用常规测量方法加密控制网的地区，D、E级网点应有1-2方向通视。
3 接收机选用A级网测量采用的GPS接收机的选用按CH/T 2008的有关规定执行，B、C、D、E级GPS 网按表4规定执行。
表44 观测4.1 基本技术规定4.1.1 A级GPS网观测的技术要求按CH/T 2008的有关规定执行。
4.1.2 B、C、D、E级GPS网观测的基本技术规定应符合表5的要求。
表55 观测区的划分5.1 B、C、D、E级GPS网的布测视测区范围的大小，可实行分区观测。
当实行分区观测时，相邻分区见至少应有4个公共点。
6 基线向量的解算6.1 解算方案要求：6.1.1 根据外业施测的精度要求和实际情况、软件的功能和精度，可采用多基线解或单基线解；6.1.2 起算点的选取应根据测量已知点的情况确定坐标起算点，每个同步观测图形应至少选定一个起算点。
6.2 基线向量解算基本要求：6.2.1 A、B级GPS网基线精处理应采用精密星历。
C级及以下各级网基线处理时，可采用广播星历。
6.2.2 B、C、D、E级网GPS观测值均应加入对流层延迟修正，对流层延迟修正模型中的气象元素可采用标准气象元素。
6.2.3 基线解算，按同步观测时段为单位进行。
不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析
第19卷第3期 测 绘 工 程 V ol.19l .32010年6月 ENGINEERING OFSU RVEYING AND MA PPING Jun.,2010不同星历误差对静态单点定位精度的影响与分析李勇军,丁士俊(武汉大学测绘学院,湖北武汉430079)摘 要:在单点定位中,卫星星历误差对解算结果影响较大。
文中介绍普通单点定位及精密单点定位的数学模型,通过广播星历及精密星历数据的解算,分析星历精度对单点定位的影响。
计算结果表明,使用超快星历代替最终精密进行精密单点定位是可行的。
关键词:G PS;卫星星历;单点定位;精度分析中图分类号:P 228.4 文献标志码:A 文章编号:1006-7949(2010)03-0017-03Accuracy analysis of the effect of GPS satelliteephemeris to static point positioningLI Yong -jun,DING Sh-i jun(Scho ol o f Geo desy and G eomatics ,W uhan U niver sity,Wuhan 430079,China)Abstract:Ephemeris o f GPS satellite is one of the main factors that affects on the accuracy of single point positio ning.T his paper intr oduces the m athematical models o f com mon sing le -point positioning and pr ecise point positioning.T he accuracy o f the point positioning and the precise positio ning w ith the broadcast e -phem er is and the precise ephem eris ar e analy zed by using actual data.T he results show the feasibility of u -sing ultra -precision ephemeris instead of the final ephemeris to achiev e the requir em ents o f precise point positio n is o btained.Key words:GPS;ephem er is;point positioning ;precision analysis 收稿日期:2009-08-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(40604001)作者简介:李勇军(1984-),男,硕士研究生.单点定位,也称为绝对定位,是根据卫星星历以及1台GPS 接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法。
CPF星历精度分析
CPF星历精度分析陈国平;何冰;张志斌;董晓军【期刊名称】《中国科学院上海天文台年刊》【年(卷),期】2010(000)001【摘要】目前,卫星激光测距中普遍采用CPF格式的卫星星历作为预报轨道.选用了GPS、Lageos和Envisat等不同高度的5颗卫星对CPF星历的精度进行评估,其中,CODE提供的GPS36卫星在5d内的预报轨道精度可达到2m,Lageos-1和Ajisai卫星5d内的预报轨道精度在2m以内,非球形的Envisat和Jason-1卫星1d预报精度一般在10m以内.【总页数】10页(P35-44)【作者】陈国平;何冰;张志斌;董晓军【作者单位】中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院上海天文台,上海,200030;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院国家天文台乌鲁木齐观测站,乌鲁木齐,830011;中国科学院上海天文台,上海,200030【正文语种】中文【中图分类】P197.5;P122【相关文献】1.基于精密星历的北斗卫星广播星历精度分析 [J], 朱永兴;李斌;于亮;李郭超2.IGS快速精密星历与事后精密星历解算精度分析 [J], 李哲;陈洋;王春阳;于建龙3.IGS快速精密星历与事后精密星历的定位精度分析 [J], 汪平;许家琨;沈国康;孙雪洁4.精密星历与广播星历下C级GPS网解算精度分析 [J], 徐东彪;刘豪杰;范朋飞;刘朋俊;姚家俊5.BDS-3广播星历轨道、钟差精度分析 [J], 李送强;赵兴旺;胡豪杰;刘超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
C级控制网的精度等总结
C级控制网的精度等总结C级控制网的精度等总结C级(;邢控制网的建立，为全省提供较高密度的地心坐标，加上精密星历的应用，将大大提高C那测量的精度(估计为10~7)，从而可拓宽GPS技术在全省的应用领域，如在精密工程测量;城市三维形变监测;大型水工建筑物、高层建筑物、大型桥梁的实时监测;线路工程勘测;大比例尺的“三图”测绘;公安、交通、航道安全系统等领域的应用，有着广阔的前景。
另外，高精度的C级C邢控制网点的成果，为C咫测量提供更为可靠和更没有争议的起算点坐标，对于规范CPS作业手段和作业程序，以及对GIS测量精度的客观评价，也具有权威性和准确性。
测区东部、南部和西部有国家一等三角锁和二等三角网,经全国整体平差,平面成果为1980西安坐标系坐标。
Ⅲ等底雅水准路线,由西向东穿过测区中部。
以上已知数据作为测区的平面和高程起算依据。
为了保证成果成图资料的精度能满足地质工程和地质勘查的需要,在国家一、二等三角点的基础上布设C级GPS网,全网共计82点,按点边连接的混合方式布设成大地四边形以保证整网精度。
GPS网见图1。
然而，我国的大地坐标框架近年来在应用中遇到诸多方面的问题，如：!成果毁坏严重；\全国现行的大地坐标框架点位平面位置的相对精度比!\点位精度低*+,个数量级；#点位多埋设在山上，应用极其不便；$*-.)北京坐标成果兼容性很差，*-(/西安坐标虽经过统一平差和转换，但精度问题依然存在；%由于没有一个相应精度和相应分辨率的似大地水准面模型，在把!\大地高转换为正常高的过程中精度严重损失%GPS-C级网是国家GPS-B级网的加密，是对传统控制网的改造，为用户的实际应用确立了统一的WGS-84坐标起算点，求解出WGS-84与1954、1980坐标系之间的转换参数，更加满足了用户对空间数据基准框架的需要，为下一级gps网D、E级的布设提供了测量基准，也可以使已经完成的城域GPS网改算到统一的坐标框架之中，其定位精度较以往三角测量有1-2个数量级的提高，为研究地球局部重力场、地球动力学、板块相对运动和火山活动的监测提供准确的数据资料。
GPS卫星广播星历误差分析
DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.08.044GPS卫星广播星历误差分析关英煊㊀华㊀浩㊀王志航㊀王㊀子㊀杨雨晨㊀赵宇祺(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院㊀北京㊀100083)摘要:卫星星历计算作为卫星导航定位系统的一项重要技术,其精度与可靠性之重要不言而喻㊂本文利用广播星历和事后精密星历对卫星位置坐标进行了计算㊂以2021年2月20日星历数据文件为基础,利用Python语言中georinex库及MongoDB 开源数据库,对广播星历文件及事后精密星历文件进行读取与存储,采取时间插值的方法使广播星历与精密星历时间相对应,得到广播星历与事后精密星历计算卫星位置间的误差,分析了误差分布特征并做了可视化处理㊂广播星历计算坐标与事后精密星历解算坐标间X㊁Y㊁Z轴的误差均值不超过0.25m,方差在1m2左右㊂关键词:广播星历;精密星历;Python;时间插值中图分类号:P228.4㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)08-0050-02㊀㊀1㊀引言目前,全球卫星导航系统继续发挥其新兴技术的引领作用的同时,又大踏步地进入与其他技术和产业实现跨界融合的发展新时期,北斗三号全球卫星导航系统于2020年组网完成,助力我国的国防安全和经济建设的发展㊂卫星星历参数及用户算法的设计作为导航定位系统的一项重要技术[1],它的精度㊁可靠及高效性都会对导航定位的性能产生直接的影响,因此对卫星星历参数及拟合算法进行研究是很有必要的,它对我国全球导航定位系统的星历参数设计具有一定的参考意义㊂而我们在利用卫星星历参数及用户算法计算卫星坐标的过程中,会遇到因星历数据不完整而使卫星坐标精度大大降低的情况,如何解决这个问题是值得探讨的㊂其中接收机获取自身位置信息的重要前提之一获取卫星的轨道信息也就是在所需参考系下的轨道坐标,GPS实现定位功能就是通过计算获得的坐标以进行后续的处理所实现的㊂如何更为精确地计算卫星在所需参考系下的坐标就成为了一个具有重要意义的命题㊂除了精确地计算卫星的广播星历,我们还对其与事后精密星历间的误差进行了分析与处理,使所研究的结论更加严谨㊂2㊀利用广播星历计算卫星坐标理论卫星星历是描述卫星运行轨道的一组信息㊂根据卫星星历中关于卫星轨道的相关参数,我们可以计算得到任意时刻卫星位置坐标和运动速度㊂通常,卫星星历分为预报星历(广播星历)和精密星历㊂为了计算卫星轨道坐标,我们通常需要借助于广播星历中的6个开普勒轨道参数和一些轨道摄动修正相关参数[5]㊂广播星历具体计算步骤见文献[6]㊂3㊀利用精密星历计算卫星坐标及误差分析本文采用2021年2月20日的广播星历与事后精密星历作为主要数据来源㊂3.1计算过程㊂首先,利用Python中的georinex库对星历文件进行读取㊂对于每个事后精密星历文件中的数据,将各个时间点的时刻㊁坐标㊁卫星号等数据一一对应地存入MongoDB数据库中;对于每个广播星历文件中的数据,对不同卫星的所有时间点进行分析,为了与事后精密星历中数据的时间间隔相一致便于计算,我们对广播星历做了如下处理:对某个卫星而言,若两相邻的时刻相差两小时,则以15分钟为间隔进行时间插值[2],带入表2的计算过程,并将计算时刻㊁卫星号㊁计算坐标数据存入MongoDB数据库中㊂此时,观测时刻㊁卫星号与计算坐标㊁事后精密星历解算坐标是对应的㊂之后,查询数据库中观测时刻与卫星编号,将计算坐标和事后精密星历坐标对比,得到X㊁Y㊁Z轴的位置误差,单位为米㊂最后,统计不同坐标轴误差的均值及方差,分别对不同坐标轴及不同卫星的误差分布进行可视化处理㊂计算过程的流程图如下图所示㊂3.2计算结果㊂以2021年2月20日6:00㊁6:15㊁6:30三个时刻的解算结果为例,部分计算结果如表3所示㊂表3广播星历计算坐标与事后精密星历解算坐标的计算结果3.3误差分析㊂为了想要直观的观察数据误差的分布情况,选取了频率直方图作为数据误差的表现形式,将全部数据的范围分成均分的间隔,作为横轴的坐标,将每个间隔中所拥有的数据的个数除以间隔设为频次,作为纵轴㊂这样就可以将获取的数据直观㊁形象地表示出来,更好的了解数据的分布情况㊂总体数据的误差的分布直方图如下图所示,横轴代表误差,纵轴代表出现的频次㊂图2不同坐标轴的误差分布直方图㊃05㊃DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.08.045基于数字图像相关技术的封装器件非接触全场应变研究吴梦瑶㊀刘雯雯㊀冯世豪㊀李宗柯㊀苏琛尧㊀韦忠飞(郑州大学力学与安全工程学院㊀河南㊀450001)基金项目:郑州大学大学生创新创业训练计划资助项目(2020cxcy248): 基于数字图像相关技术的封装器件非接触全场应变研究摘要:针对半导体封装器件盖板受力拉脱这一问题,提出一种简便易行的获取极限应力及全场应变分布的方法,利用数字图像相关(DIC )技术,对变形前后的散斑图像进行对比分析,即可获得物体表面位移及应变分布,根据位移变化关系可进一步计算出垂直度偏差㊂实验研究表明,该方法为实际工程应用提供了高精度倒装芯片拉脱强度数据㊂关键词:数字图像相关;封装器件;拉脱极限应力;垂直度中图分类号:TP391.41;TN791㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)08-0051-02㊀㊀随着电子技术的飞速发展,电子产品小型化和高集成度的趋势愈加显现㊂电子封装技术也随之不断缩小封装面积与引线节距㊂在外壳与芯片连接的倒装凸点焊盘上,焊点数量的增多和焊点尺寸的减小,使焊接后器件失效概率大幅度增加[1],因此对电子组装质量的要求越来越高,芯片也必须要面对受力拉脱的问题㊂拉脱极限应力是指封装器件盖板拉脱时刻所对应的应力值,与器件的设计㊁材料㊁制造工艺等有关㊂数字图像相关(DIC)在实验力学等领域有着非常广泛的应用,其实验装置简单并且操作过程简便,在分析应力和应变方面获得广泛应用[2-3]㊂本文采用DIC 方法分析封装器件盖板拉脱时的极限应力及垂直度偏差㊂1㊀实验原理拉脱极限应力的计算如式(1)所示㊂σ=FA㊀㊀㊀(1)式中F 为盖板拉脱时刻所对应的拉力值,A 为盖板受力面积㊂DIC 是一种对全场位移和应变进行量化分析的非接触光测实验力学方法,通过光电摄像机或数码相机进行图像采集并进行图像数字化㊂进行数字图像处理时,如图1所示,将变形前图像中边长为一定像素点的正方形区域定义为样本子区,变形后的图像中与样本子区相对应的区域定义为目标子区㊂通过寻找样本子区和目标子区的一一对应关系,便能追踪变形后目标子区的位置和形状变化,从而得到子区中心点的位移矢量和自身的应变,从而分析得到整个区域的位移场和应变场[4]㊂2㊀实验过程㊀㊀由上面三图表分析可得总体数据的误差分布近似于正态分布,其中Y 轴的误差相较于X 轴和Z 轴更大㊂计算得出X㊁Y㊁Z 轴上的误差的方差σ2分别是0.65984288㊁1.06547851㊁0.28206860m 2;X㊁Y㊁Z 轴上的误差的均值分别为-0.13694348㊁-0.22372693㊁-0.06190052m㊂1-3号卫星的XYZ 轴上的误差分布密度图如图3所示,图中横轴代表误差值,纵轴代表误差分布密度,各颜色的线条与横轴围成的面积即为整体的误差分布㊂图3不同卫星XYZ 轴误差分布密度图由上图可知,不同卫星的误差分布有所差别,2号卫星的密度图在各个坐标轴上更接近与正态分布,均值更靠近中心0点,可以得出2号卫星的误差情况在X㊁Y㊁Z 轴均优于1㊁3号卫星㊂4㊀结论对于2021年2月20日的数据文件,广播星历计算坐标与事后精密星历解算坐标间X㊁Y㊁Z 轴的误差均值不超过0.25m,方差在1m 2左右㊂不同卫星的误差分布有所差别,2号卫星在三个坐标轴上定位表现均优于1㊁3号卫星㊂参考文献:[1]张熙,刘长建,章繁,吴庆,胡小华.四大GNSS 广播星历精度评估与对比分析[J /OL].武汉大学学报(信息科学版):1-13[2021-03-30].[2]王尔申,赵珩,曲萍萍,庞涛,孙军.基于拉格朗日插值法的卫星导航空间信号精度评估算法[J].沈阳航空航天大学学报,2019,36(04):43-48.[3]李振昌.基于卫星星历的BDS 卫星轨道插值与拟合方法研究及精度分析[D].兰州交通大学,2019.[4]冯胜涛,刘志广,占伟,朱爽,宋恵军.RINEX 观测数据文件格式及其应用[J].华北地震科学,2014,32(01):38-46.[5]王猛,张志伟.利用广播星历计算卫星的瞬时坐标[J].城市勘测,2010(02):88-90+93.[6]谢钢.GPS 原理与接收机设计[M].第1版.北京:电子工业出版社,2009:2-4,42-46,35-38,61-63.作者简介:关英煊(2000 ),女,辽宁丹东人,中国矿业大学(北京)信息工程专业2018级本科生㊂㊃15㊃。
GPS测量中的误差与精度控制研究
GPS测量中的误差与精度控制研究摘要以gps系统应用为主的rtk（real time kinematic）测量技术目前已得到广泛应用，但gps的定位误差直接影响着gps定位精度，。
本文对gps应用中的主要误差源进行了分析，，并针对上述误差源提出了相应的控制措施以消除误差，使测量结果更加准确。
关键词 gps；误差；精度控制中图分类号p228 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）85-0093-02随着gps技术的快速发展，在工程测量应用中，rtk （real time kinematic）技术目前已在测绘工程中成为主流应用，虽然rtk具有全能性、全球性、全天候等许多优点，但在实际应用中也存在因遮挡、强磁场干扰、及超远距离等因素而导致的误差。
在gps的实际应用中，如果能利用区域性gps跟踪网确定gps卫星轨道、应用相关数学模型或对仪器加强实检，加强使用者对仪器的熟练操作，将有效控制产生的误差，大幅提升测量精度，使测量结果更加准确。
1 gps应用中的主要误差源在rtk （real time kinematic）测量技术的实际应用中，由于gps主要是基于美国卫星导航系统的商业应用，在实际应用中，其测量误差按产生的来源可以分为以下三类：1）因gps卫星引起的测量误差，如轨道误差（又称为星历误差），以及美国卫星系统的sa（selectiveavailability）技术与as（anti-spoofing）的局限性而引起的误差；2）卫星信号传播过程中，因太阳光压、多路径等引起的误差，以及因这些因素的影响或其他原因产生的周跳而引起的误差；3）与接收设备有关的误差，如对gps接收机的操作特性不熟，未进行实测检验，或因测绘仪器技术的更新，导致接收机性能落伍，不能满足测量需要而导致的误差。
2 误差源对精度的影响度分析2.1 因gps卫星有关的误差影响度分析目前的gps的应用中，主要是基于美国的全球定位系统，gps应用的相关内部供应商将一定精度的卫星轨道，以广播星历的形式发布，使得用c/a码工作的用户无法再和p码相位测量联合解算，进行双频电离层精密测距修正，降低了用户定位精度道产生误差。
基于Neville算法的GPS精密星历数据加密及精度验证
１２ｚ 一 厶 （） ０（） １ ＋
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Ｉａ ｚ 一 Ｉ２ ） ！ ＝ 二 ｏ （） ｏ（ ＋！ ！ ｌ ａ １ｚ 垄三
３一 Ｘ０
（一 ） Ｌ ｚ
ＬＩ…蚪１ｚ １ ， （ ）一 厶．… ） ． １ ，（ ＋ ＿
Ｎｅ ｉｅ算法作 是 一种逐 次线 性 插值 方 法 。常 ｖｌ ｌ 用 的拉 格 朗 日多项式 有一 个缺 点 ， 即在计 算 函数 近 似 值精 度不 够需 要 增 加 插 值节 点 导 致 原 有 数 据不 能 利 用 ， 且一 般 的 多项 式 插 值 不 容 易 估计 误 差 ， 而 所 以， 能靠 经验估 计确定 插值 多项式 的次数 。 只 Ｎｅｉ ｅ ｖｌ 算法 则能 有效 地克 服上 述缺 点 。 ｌ Ｎ ｖｌ 算法 进行 插值计 算 的递 推公 式为 ｅ ｉｅ ｌ
（ —ｚ） 。
Ｘｏ
ｓ ｅ ｏｙ ｏ ａ Ｉ ｔｒ ｏａｉｎ 、 威 （ ｖｌ ） ｈ ｖＰ ｌｎ ｍｉｌ ｎ ｅｐ ｌｔ ） 纳 ｏ Ｎｅ ｉｅ 算 ｌ 法 等 。以上三 种方 法 中 ， ］ 拉格 朗 日多项 式插 值 在 展 开级 数较 高 的情 况 下 容 易 产 生龙 格 振 荡 且 耗 费 时 间较 多＿ ； 比雪夫 多项 式拟 合虽 然 可 以避 免 拟 ４切 ］ 合 区 间两端 产生 数据 振荡 和跳 跃 ， 其数 学 模型 相 但
三 维 坐标 的加 密 及钟 差 改 正 数 加 密 。 常用 的加 密 方 法有 拉格 朗 日多项 式 插 值 （ ａ ｒｎ ｅＰ ｌｎ ｍｉ Ｌ ｇａ ｇ ｏｙ ｏ — ａ Ｉ ｔｒ ｏａｉｎ 、 比雪 夫 多 项 式 拟 合 （ ｓ ｅ ｙ ｌ ｎ ｅｐ ｌ ｏ ） 切 ｔ Ｔ ｈｂ —
基于GPS广播星历的卫星位置拟合精度分析
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式 中 １为检核 点 的数 目。 ＂ ｌ
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＝＝＝
（ ８ ）
利 用 ４ ：Ｏ 的 广 播 星 历 轨 道 参 数 计 算 从 ０ ３： ０ ０ ～５： ０每 隔 １ ｎ的卫 星坐 标 作 为 拟合 点 ０ ０ｍｉ 坐标 ， １ 拟 合 点 ， 后 在 该 时段 内每 ２ｍｉ 共 ３个 然 ｎ取
万 亚 豪 ， 书毕 ， 东 阳 张 侯
（ 国矿 业 大 学 环 境 与 测 绘 学 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 江 ２０ ８
摘 要 ： 在通过广播星历求解卫星坐标时 ， 利用切 比雪夫 多项式拟 合卫星位 置提高计算 的效率 。介绍切 比雪夫多项 式拟合 的原理 ， 通过算例分析用切 比雪夫多项式拟合卫星位置 的精度 ， 并研究多项 式阶数 以及 拟合点时 间间隔对拟 合精度 的影 响。结果表 明， 在一定范 围内， 多项式 的阶数越高 ， 拟合精度越高 ， 拟合点 时间间隔越短 ， 拟合精度越高 。 关键 词 ： 广播星历 ； 比雪夫 多项式 ； 切 卫星位置 ； 拟合精度
ｆｔｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｐ ｏ ｅｔ ｅｃ ｍｐ ｔ ｇ ｅ ｆｃｅ ｃ ．Ｔｈ ａ ｅ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｈ ｏ ｙ ｏ ｈ ｅ ｙ ｈ ｖ ｐ ｌ ｎ ｍ ｉｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｍ ｒ ｖ ｈ ｏ ｕ ｉ ｆｉｉ ｎ ｙ ｎ ｅｐ ｐ ｒｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｆｔ ｅＣｈ ｂ ｓ ｅ ｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｆｔｉ ｇ，ｔ ｅ ｎ ｌ ｓ ｄ ｔ ｅ ｆｔｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ Ｃｈ ｂ ｓ ｅ ｏ ｙ ｏ ｉ ｌ ｙ ｅ ａ ｌ ｓ ｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｎ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｉ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｅ ｙ ｈ ｖ ｐ ｌ ｎ ｍ ａ ｘ ｍｐ ｅ ，ａ ｄ ｄ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｔ ｂ ｉ ｆ ｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｏ ｉ ｌ ａ ｋ ｎ ｉ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｈ ｉｔ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｗｉｈ ａ ｎ ｌ ｎ ｅ ｆ ｐ ｌ ｎ ｍ ａ ｎ ｓａ ｄ ｔ ｎ ｅ ｖ ｌ ｎ ｔ ｅ ｆ ｉ ｃ ｕ ａ ｙ ｕ ｒ ｍ ｔｎ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｔ ｃ ｒ ａ ｎ ｒ ｎ ｅ ｈ ｉ ｈ ｒ ｔ ｅ ｐ ｌ ｎ ｍ ｉ ｌ ａ ｋ ，ｔ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｈ ｉｔ ｇ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔ ｒ ｔ ｅ ｔｍｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ｔ ｉ ａ ｇ ，ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｈ ｏ ｙ ｏ ａ ｎ ｓ ｈ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｔ ｅ ｆ ｉ ； ｈ ｈ ｒ ｅ ｈ ｉ ｎ ｅ — ｒ ｔｎ
C级控制网的精度等总结
C级控制网的精度等总结C级(;邢控制网的建立，为全省提供较高密度的地心坐标，加上精密星历的应用，将大大提高C那测量的精度(估计为10~7)，从而可拓宽GPS技术在全省的应用领域，如在精密工程测量;城市三维形变监测;大型水工建筑物、高层建筑物、大型桥梁的实时监测;线路工程勘测;大比例尺的“三图”测绘;公安、交通、航道安全系统等领域的应用，有着广阔的前景。
另外，高精度的C级C邢控制网点的成果，为C咫测量提供更为可靠和更没有争议的起算点坐标，对于规范CPS作业手段和作业程序，以及对GIS测量精度的客观评价，也具有权威性和准确性。
测区东部、南部和西部有国家一等三角锁和二等三角网,经全国整体平差,平面成果为1980西安坐标系坐标。
Ⅲ等底雅水准路线,由西向东穿过测区中部。
以上已知数据作为测区的平面和高程起算依据。
为了保证成果成图资料的精度能满足地质工程和地质勘查的需要,在国家一、二等三角点的基础上布设C级GPS网,全网共计82点,按点边连接的混合方式布设成大地四边形以保证整网精度。
GPS网见图1。
然而，我国的大地坐标框架近年来在应用中遇到诸多方面的问题，如：!成果毁坏严重；"全国现行的大地坐标框架点位平面位置的相对精度比!"#点位精度低*+,个数量级；#点位多埋设在山上，应用极其不便；$*-.)北京坐标成果兼容性很差，*-(/西安坐标虽经过统一平差和转换，但精度问题依然存在；%由于没有一个相应精度和相应分辨率的似大地水准面模型，在把!"#大地高转换为正常高的过程中精度严重损失%GPS-C级网是国家GPS-B级网的加密，是对传统控制网的改造，为用户的实际应用确立了统一的WGS-84坐标起算点，求解出WGS-84与1954、1980坐标系之间的转换参数，更加满足了用户对空间数据基准框架的需要，为下一级gps网D、E级的布设提供了测量基准，也可以使已经完成的城域GPS网改算到统一的坐标框架之中，其定位精度较以往三角测量有1-2个数量级的提高，为研究地球局部重力场、地球动力学、板块相对运动和火山活动的监测提供准确的数据资料。
GPS电文用户测距精度参数设计分析
GPS电文用户测距精度参数设计分析王陆潇;黄智刚;赵昀【摘要】为了研究卫星导航系统完好性参数设计对用户端完好性的影响,该文对GPS电文完好性参数中用户测距精度(URA)参数的分级方式及用户算法的变化进行了研究.采用实际国际GPS服务(IGS)广播电文数据与精密星历星钟数据进行仿真分析,证明了细化GPS用户测距精度分级方式的必要性.在此基础上,证明了采用相互独立的星历和星钟用户测距精度值能更好地描述卫星段误差.考虑传输段误差影响,利用广播星历构造卫星星座仿真分析了最坏用户位置处的测距误差,并采用加权法和最大方差法分别计算用户瞬时测距精度.对电文改进前后的两种区间划分标准和不同URA更新周期下的用户测距精度索引值进行比较分析.研究结果表明,导航电文采用5 bits将用户测距精度细化为32个区间能更好地区分不同卫星的测距误差,改善用户的完好性性能.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(038)005【总页数】6页(P620-625)【关键词】卫星导航系统;完好性;用户测距精度;保护水平【作者】王陆潇;黄智刚;赵昀【作者单位】北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191;重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆400065;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191;北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TN967.1完好性是对导航系统提供的服务不满足服务需求时的一种告警能力。
用户测距误差(User range error,URE)是导航系统精度性能的重要评估指标。
用户测距精度(User range accuracy,URA)是对卫星段和控制段造成的用户测距误差的1σ估计,间接影响用户的定位精度。
GPS电文采用用户测距精度索引值(User range accuracy index,URAI)来指示轨道拟合时间内的URA,使卫星导航系统具备服务的告警能力,从而保障系统的完好性性能。
GPS定位误差及其影响
适用情况：几乎适用于任何的情况 限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计
消除或消弱各种误差影响的方法 ④
回避法
原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境； 采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或 减弱误差的影响
适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有 特殊的设备。
F A 2290 A 26560 km
§5.2 与信号传播有关的误差
与信号传播有关的误差:
电离层折射误差 对流层折射误差 多路径效应误差
一 电离层延迟
电离层
TEC
柱 体 底 面 积 为1 m 2
地球
地球大气结构
地球大气层的结构
大气折射效应
大气折射
信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将 发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常 仅考虑信号传播速度的变化。
总误差 2.1 20.0 4.0 0.7 1.4 0.5 20.6 20.，双频，P/Y-码
误差来源
星历数据 卫星钟 电离层 对流层 多路径
接收机观测 用户等效距离误差(UERE), rms
滤波后的 UERE，rms 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0
df d
2
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2
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1 dvph
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1
n ph
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GAMIT在呼伦贝尔市GPS C级网基线处理中的应用
/RESOURCES1.引言GPS C 级控制网是内蒙古自治区现代大地测绘基准体系的重要组成部分，是对自治区境内已有的高等级GPS 控制网的加密和补充，作为各类测绘工程的基准使用。
目前，已完成全区十二个盟市的GPS C 级网加密建设，所有GPS C 级网均严格相关规范设计、布设和观测。
整个项目耗时长、工作量大，为反映观测数据质量、减少后期补测反测，观测数据的处理方法显得尤为重要。
GAMIT 软件是目前世界上最优秀、最稳定的高精度GPS 数据处理软件，可以有效提高GPS C 级控制网的点位精度，解决部分质量较差的观测数据达不到国家标准的问题。
2.研究区概况与观测数据情况2.1研究区概况本文以内蒙古自治区东北部呼伦贝尔市GPS C 级网为例，，由94座GPS C级网和19座GPS B级控制点组成均匀分布在整个呼伦贝尔市。
研究区东邻黑龙江省，南接兴安盟，西和西南与蒙古国毗邻，北和西北与俄罗斯交界，面积26.2万Km 2，境内地形复杂，涵盖森林、湖泊、草原等地形地貌。
呼伦贝尔市地势西高东低，大兴安岭以东北—西南走向纵贯呼伦贝尔市中部，形成三大地形单元：大兴安岭山地为林区、岭西为呼伦贝尔大草原、岭东地区为低山丘陵与河谷平原。
由于呼伦贝尔市特殊地形地貌环境，在GPS C 级点点位设计与埋设过程中，部分控制点无法找到理想的环境，接收机GPS 卫星观测数据质量较差；其次，呼伦贝尔市面积较大，各控制点之间平均间距较长；最后，辖区内B 级点成果老旧，部分已被人为破坏，发生明显沉降和位移，需要剔除粗差，给解算带来一定难度。
2.2观测数据呼伦贝尔市GPS C 级网于2016年至2017年间观测完成，全部采用美国天宝Trimble 双频GPS R8-4接收机进行观测，观测25天，共有49个时段数据，观测时间大于4h，每点观测大于2时段。
其中：2016年年积日为267、269、270、271、272、274、275、276、277、278、279、281、282、283、284、285、286共17天，2017年年积日为227、229、230、231、232、233、234、235、325、326、329、330共12天。
GPS静态精密单点定位精度实验分析
将 (1) 式线性化后可得到观测误差方程
V = AδX + W
(3)
式中 : A 为设计矩阵 ,δX 为待估参数 ,其中包括测
站坐标 、接收机钟差 、无电离层组合模糊度及对流
3 收稿日期 :2007210212 2008. 1/ 全球定位系统
·35 ·
层天顶延迟改正参数 。 在 GPS 相对定位中 ,特别在基线比较短的情
( mm) 1
( mm) 466 173
( mm) 367 92
( mm) 733 317
( mm) 266 217
60
102
40
211
21
87
29
120
127
90
79
2
325
45
70
24
165
73
120
108
22
247
38
113
4
51
62
表 1 IGS 武汉站不同日期 、不同观测时段长度 PPP 解算结果与 IGS 提供的坐标互差对比表
观测日期
3 月 20
6 月 20
9 月 20
12 月 20
观测时长 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差 平面互差 高程互差
( mi n) 10 30
( mm) 542 343
我们通过使用武汉大学测绘学院的单点定位 软件 Trip1. 1 对国内多个 I GS 站多天的数据进行 了解算分析 ,然后以 I GS 提供的相应站坐标作为 真值进行了比较 ,通过对 I GS 武汉站和 I GS 北京 房山站 2006 年 3 月 20 日 、6 月 20 日 、9 月 20 日和 12 月 20 日四天的数据进行了解算 。武汉站处理 结果分析见表 1 。
全球定位系统(gps)测量规范
全球定位系统(gps)测量规范1.全球定位系统(gps)测量范围本标准规定利用全球定位系统(GPS)按静态、快速静态定位原理，建立测量控制网(简称(GPS)控制网)的原则、等级划分和作业方法。
本标准适用于国家和局部GPS控制网的设计、布测和数据处理。
2.坐标系和时间系统2.1：坐标系2.1.1：GPS测量采用广播星历时，其相应坐标系为世界大地坐标系WGS84。
该坐标系的地球椭圆基本参数以及主要几何和物理常数见附录A(标准的附录)。
GPS测量采用精密星历时，其坐标系为相应历元的国际地球参考框架ITRFYY。
当换算为大地坐标时，可采用与WGS84相同的地球椭球基本参数以及主要几何和物理常数。
2.1.2：当要求提供1980西安坐标系或其他参考坐标系时，可按坐标转换等方法求得这些坐标系的坐标。
当要求提供1985国家高程基准或其他高程系高程时，可按高程拟合、大地水准面精化等方法求得这些高程系统的高程。
3.精度分级3.1：GPS测量按其精度划分为AA、A、B、C、D、E级。
GPS快速静态定位测量可用于C、D、E级GPS控制网的布设。
3.2：各级GPS测量的用途：AA级主要用于全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨;A级主要用于区域性的地球动力学研究和地壳形变测量;B级主要用于局部形变监测和各种精密工程测量;C级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网。
D、E级主要用于中、小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、建筑施工等的控制测量。
AA、A级。
可作为建立地心参考框架的基础。
AA、A、B级可作为建立国家空间大地测量控制网的基础。
广播星历和精密星历解算GPS基线的结果比较
─────────────── 第一作者简介：倪 倩，女，１９８０ 年 ９ 月生，２００２ 年毕业于太原理工
大学资源勘察系，助理工程师，山西省地质矿产科学技术馆，山西省太原 市 ，０３０００１.
Ｔａｌｋｉｎｇ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ Ｂａｓｉｎ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
２ 算例分析
为了分析广播星历 和 最 终 精 密 星 历 对 不 同 长 度 ＧＰＳ 基 线 解 算 的 结 果，从美国 Ｓｃｒｉｐｐｓ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ａｒｒａｙ Ｃｅｎｔｅｒ（ ｓｏｐａｃ） 网站上下载实 验所需的观测值和相应的广播星历、精密星历数据。 所用数据处理软件 为 ＴＧＯ（ Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ Ｏｆｆｉｃｅ） 软 件 ，在 进 行 基 线 解 算 中 ，为 保 证 结 果 的可比性，除了星历不同外，软件运行的环境及参数设置等均保持不变。 将 ＩＧＳ 最终精密星历所得的结果视为真值，比较采用广播星历与采用最 终精密星历所得到的基线结果的差异，比较的方法主要采用差值法。
万方数据王洪张兴国赵向阳广播星历和精密星历解算基线的结果比较本刊科技研讨表提供的各种卫星星历相关信息星历名称星历精度钟差精度时延广播星历交时预报星历实时快速星历最终星历约天文献和文献巾的研究了快速星历和最终星历对基线解箅和定位精度的影响得出在基线较短且点位精度要求不高的情况下可以直接使用快速星历代替最终星历
３ 结论
（ １） 工 程 控 制 网 一 般 规 模 较 小 ，在 基 线 长 度 小 于 １００ ｋｍ 时 ，在 同 样
观测时间内，采用同样的计算参数，广播星历能达到精密星历的解算效
果，可以用广播星历代替精密星历。
GPS定位技术及其应用考试资料
1、举例说明GPS在测量领域中的应用。
答：（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架；（2）建立各级国家平面控制网；（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量；（4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用。
（《GPS测量与数据处理》，P7）2、“Transit系统是一个连续、独立的卫星导航系统”这种说法正确吗，为什么？答：这种说法不正确。
子午卫星系统（Transit）中没有采用频分、码分、时分等多路接收技术。
接收机在某一时刻只能接收一个卫星信号，这就意味着子午卫星星座中所含的卫星数不能太多。
为防止在高纬度地区的视场中同时出现两颗子午卫星从而造成信号相互干扰的可能性，子午卫星星座中的卫星一般不超过6颗，从而使中低纬度地区两次卫星通过的平均间隔达1.5h左右。
由于各卫星轨道面进动的大小和方向不一，最终造成各轨道面之间的间隔疏密不一。
相邻轨道面过密时会导致两颗卫星同时进入用户视场，造成信号相互干扰，此时控制中心不得不暂时关闭一颗卫星使其停止工作。
轨道面过疏时用户的等待时间有可能长达8～10h。
导航定位的不连续性使子午卫星系统无法称为一种独立的导航定位系统，而只能成为一种辅助系统。
（《GPS测量与数据处理》，P3）3、名词解释：多普勒计数答：若接收机产生一个频率为的本振信号，并与接收到的频率为的卫星信号混频，然后将差频信号（）在时间段[，]间进行积分，则积分值，称为多普勒计数。
1、GPS系统由哪几部分组成，并说明其作用？答：GPS系统由三个部分组成：空间部分（GPS卫星）、地面监控部分和用户部分。
各部分作用如下：（1）GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。
（2）地面监控系统的主要功能是：跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。
地面监控系统还能通过注入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。
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精密星历与广播星历下C级GPS网解算精度分析徐东彪;刘豪杰;范朋飞;刘朋俊;姚家俊【摘要】分别在精密星历与广播星历下采用TBC 2.8数据处理软件进行C级全球定位系统(GPS)控制网基线解算,并采用GAMIT加载精密星历文件进行基线解算,在COSAGPS软件中进行环闭合差统计及平差计算.针对上述方法得出的数据进行比较,分析TBC软件采用不同星历解算对C级GPS基线解算及网平差成果的影响,研究发现TBC在两种星历下均可进行C级GPS数据解算,但在精密星历下的基线解算精度较高,在工作中可根据实际情况采取恰当的方法作业.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2019(044)002【总页数】7页(P103-109)【关键词】TBC;精密星历;广播星历;COSAGPS;GAMIT;精度分析【作者】徐东彪;刘豪杰;范朋飞;刘朋俊;姚家俊【作者单位】黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;中国铁路设计集团有限公司,天津300251;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言全球定位系统(GPS)星历文件按照精度可分为精密星历、快速星历和广播星历．通常广播星历的获取可以直接通过GPS接收机接收卫星的导航电文经过解码获得卫星星历,而精密星历则是国际GNSS服务机构(IGS)提供,它们在获取方式,更新率,精度及时延方面有所不同,具体情况如表1所示．表1 GPS星历参数表卫星星历类型精度时间延迟更新周期采样间隔/min 广播星历轨道 <10 m钟差 10 ns实时2 h120精密星历(IGS)轨道 <3 cm钟差 <0.1 ns13天每周155目前工程中多采用广播星历进行D、E级网短基线数据处理．在不考虑客观因素对基线解算精度影响的前提下,采用广播星历进行中长基线计算引起的误差远大于采用精密星历的误差[1-2],对于高等级高精度的GPS控制网而言,采用广播星历引起的轨道误差不容忽视．运用GAMIT/GLOBK进行软件解算数据结构复杂,准备文件繁多,工程勘测单位往往不具备这样的条件,然而精密星历是根据GPS跟踪网的观测数据进行拟合得到的,通常两周之后才在IGS网站上下载到,工程建设中这是严重制约条件,虽然目前IGS提供的快速星历在一般情况下也能代替精密星历进行解算[3],但就工程勘测单位来说,下载数据和预处理等步骤还是会给项目带来不必要的麻烦.因此，加载广播星历进行高等级高精度GPS控制网数据处理精度是否可靠成为需要探讨的问题．1 TBC加载精密星历与广播星历数据处理通常TBC加载精密星历文件处理GPS数据时, 要先在IGS服务中心下载所需要的精密星历文件(*.sp3)并做数据预处理,在导入野外测站数据的同时可将精密星历文件导入工程,在具体解算基线时将设置改为广播星历或者精密星历进行数据处理[4-6],具体流程如图1 所示．图1 TBC加载精密星历文件与广播星历文件处理流程图2 GAMIT+COSAGPS数据处理2.1 GAMIT 基线解算GAMIT软件是由美国麻省理学院(MIT)和斯克利普斯海洋研究所(SIO)联合开发的用于定位和定轨的GPS数据分析软件包.从1987年起,软件正式移植到了Unix的平台下进行数据处理,目前在Unix/Linux操作系统下均可进行高精度GPS数据处理分析[7]．GAMIT软件在利用精密星历和高精度起算点的情况下,连续时段静态定位和长基线处理解算相对精度能够达到10-8～10-9左右,解算短基线的精度可以达到1 mm精度,在大地测量领域应用广泛．该软件不仅精度高,功能强大,并且科研单位可以免费申请获取软件,软件更大的特点是开放源代码,对于大部分科研工作者来说可以自行根据需要修改源程序,进行人工干预进行数据处理,在科学研究中应用广泛．GAMIT软件是由许多功能不同的模块组成,这些模块可以单独运行:1)ARC(轨道积分);2)MODEL(求偏导数,生成观测方程);3)SINCLN(单差自动修复周跳);4)DBLCLN(双差自动修复周跳);5)CVIEW(人工交互式修复周跳);6)CFMRG(为SOLVE创建一个M文件,定义和选择有关参数);7)SOLVE(利用双差观测值进行最小二乘法求解参数);8)辅助模块等．GAMIT基于最小二乘算法,考虑了潮汐、大气、章动极移等多项改正,并将测站的相对位置、轨道和地球自转参数以及天顶对流层延迟等诸多参数一起反复迭代平差估计,因而可以获得高精度的基线解算结果[7-14]．2.2 COSAGPS平差处理COSAGPS是武汉大学自主研制的GPS数据平差软件,操作简便易学,在同步环闭合差,异步环闭合差以及重复基线限差分析方面具有无可比拟的优势．3 工程实例为了满足治黄需要,在国家GPS控制网的基础上,对黄河托克托以下河段平面控制基础进行加强与完善,为该重点区域的各项治黄工作提供系统统一、精度可靠、使用方便的平面控制基准,建立黄河托克托以下重点区域GPS控制网,使该区域的平面控制基准统一至2000国家大地坐标系,更好地使现行坐标系与历史测绘成果进行联系对接,为本区域内治黄工作提供支撑．本区域内的规划、设计、防洪减灾、工程建设、科学研究、淤积测验、水土保持、信息化建设、决策管理等工作,都需要系统统一和高精度的平面基准框架的支撑．项目采用分级布网模式,首先B级控制网利用国家B级观测墩73座,埋设B级观测墩83座．控制点编号自北向南、自西向东依次为2001～2156．C级控制网利用国家B级观测墩23座,陕西省C级点38座,山西省C级点13座,河南省C级点17座,山东省C级点33座,黄河干流禹门口以下GPS网点31座,古贤C 级点32座,水准点21座,水利枢纽施工控制网点10座,共利用老点218座,新埋设C级点202座．C级网采用同步环边连接静态相对定位作业模式．C级网自北向南、自西向东共布设主点210点,联测B级网点26点,与210个C级网主点布设成大地四边形或三角形网．本文研究采用黄河山东入海口河段控制网数据进行计算分析,控制网布设网形图如图2所示.由图2可以看出本测段中含有23个GPS测站点,其中包含3座B级GPS起算点(同时期观测解算)以及20座C级GPS点,最短基线边长约5 km,最长基线边长约44 km,平均边长约20 km．由于IGS基准站选取的点位分布的差异,数量及观测时间等的不同都将会产生不同的影响[14],因此根据我国GPS连续运行站分布,下载覆盖项目区域所需的IGS连续运行观测站精密星历数据进行后期数据处理．图2 黄河托克托以下重点区域C级GPS控制网某测段点位分布图(黄河入海口段) 分别利用GAMIT数据处理软件和TBC 2.8软件进行基线数据处理,在进行TBC基线解算时分别采用精密星历和广播星历解算,将各软件不同模式下解算基线结果进行比对分析(随机抽取78条基线),统计结果如表2所示．表2 不同软件基线计算结果统计分析表基线名称(观测)TBC+精密星历椭球距离/mTBC+广播星历椭球距离/mGAMIT基线解算结果椭球距离/mGAMIT-精密星历结果A/mmGAMIT-广播星历结果B/mm精密星历-广播星历/mm|A|-|B|基线名称(观测)TBC+精密星历椭球距离/mTBC+广播星历椭球距离/mGAMIT基线解算结果椭球距离/mGAMIT-精密星历结果A/mmGAMIT-广播星历结果B/mm精密星历-广播星历/mm|A|-|B| 121X.373X.37X.37522.25.23-34022X.147X.135X.1393-7.74.3123 223X.711X.71X.727316.317.31-1419X.255X.254X.25601.02.01-1 318X.263X.265X.2602-2.8-4.8-2-2422X.385X.384X.38641.42.41-1 412X.500X.499X.50989.810.81-14322X.140X.136X.1369-3.10.942 524X.978X.977X.98446.47.41-14412X.652X.649X.669917.920.93-3 621X.717X.716X.7086-8.4-7.4114515X.896X.894X.90115.17.12-2 721X.949X.947X.95021.23.22-24615X.231X.233X.23847.45.4-22 826X.205X.202X.21328.211.23-34711X.136X.135X.1345-1.5-0.511 920X.175X.174X.17621.22.21-14832X.660X.656X.66141.45.44-4 1026X.208X.206X.21608.010.02-24915X.896X.893X.89812.15.13-3基线名称(观测)TBC+精密星历椭球距离/mTBC+广播星历椭球距离/mGAMIT基线解算结果椭球距离/mGAMIT-精密星历结果A/mmGAMIT-广播星历结果B/mm精密星历-广播星历/mm|A|-|B|基线名称(观测)TBC+精密星历椭球距离/mTBC+广播星历椭球距离/mGAMIT基线解算结果椭球距离/mGAMIT-精密星历结果A/mmGAMIT-广播星历结果B/mm精密星历-广播星历/mm|A|-|B| 1111X.420X.417X.42010.13.13-35015X.227X.228X.23598.97.9-11 1218X.399X.397X.40637.39.32-25113X.827X.827X.844517.517.500 1318X.397X.394X.40306.09.03-35217X.137X.136X.14235.36.31-1148X.729X.727X.73445.47.42-25310X.076X.077X.095719.718.7-11 1519X.976X.974X.98195.97.92-25413X.841X.841X.84736.36.300 1619X.969X.967X.97394.96.92-25517X.138X.136X.13991.93.92-2 1723X.109X.108X.11627.28.21-15610X.091X.09X.09281.82.81-11822X.977X.973X.9692-7.8-3.8445743X.524X.525X.4961-27.9-28.9-1-1 1935X.583X.579X.5817-1.32.74-15817X.241X.241X.261120.120.100 2022X.979X.975X.9765-2.51.5415918X.898X.899X.919621.620.6-11 2115X.889X.887X.89283.85.82-26018X.465X.466X.4631-1.9-2.9-1-1 2223X.818X.816X.82193.95.92-26126X.992X.99X.9910-1.01.0202336X.988X.984X.9815-6.5-2.5446228X.644X.645X.6413-2.7-3.7-1-1 2419X.823X.821X.82592.94.92-26311X.388X.389X.3826-5.4-6.4-1-1 2523X.819X.816X.82728.211.23-3642X.705X.707X.7015-3.5-5.5-2-2 2611X.917X.919X.934517.515.5-226523X.783X.784X.7791-3.9-4.9-1-1 2714X.999X.997X.009410.412.42-26621X.437X.438X.4335-3.5-4.5-1-1 2814X.991X.99X.009318.319.31-16723X.766X.771X.76721.2-3.8-5-3 2919X.566X.564X.5605-5.5-3.5226817X.580X.581X.5792-0.8-1.8-1-1 3030X.946X.947X.9443-1.7-2.7-1-16914X.943X.945X.9408-2.2-4.2-2-2 3116X.720X.719X.72959.510.51-17018X.947X.948X.9459-1.1-2.1-1-1 3216X.723X.724X.733710.79.7-117114X.939X.937X.93920.22.22-2 3314X.413X.412X.4128-0.20.81-17217X.244X.247X.2413-2.7-5.7-3-33413X.839X.838X.84768.69.61-17317X.237X.241X.2347-2.3-6.3-4-43515X.798X.797X.809611.612.61-17422X.986X.987X.9825-3.5-4.5-1-1 364X.785X.784X.79126.27.21-1757X.946X.948X.9453-0.7-2.7-2-23724X.696X.692X.69620.24.24-47631X.842X.845X.8396-2.4-5.4-3-3389X.245X.245X.258813.813.8007712X.456X.457X.4536-2.4-3.4-1-13920X.383X.382X.38926.27.21-17813X.781X.783X.7791-1.9-3.9-2-2注：TBC+精密星历一列中X前数字代表基线千米数,例如20X代表20 km以上基线．根据表1计算出来的对比数据进行深层次分析,分别将GAMIT软件解算基线结果与TBC精密星历模式下以及广播星历模式下解算成果进行统计分析,按照较差(单位mm)小于-10,(-10,-5], (-5,0),0, (0,5), [5,10),大于10等几个区间分布统计如表3所示．从较差分布上并未发现两种星历计算结果分布有任何明显区别,但是GAMIT 与精密星历的较差成果平均值明显优于广播星历．表3 GAMIT与精密星历/广播星历基线解算较差统计表统计类别分布区间/mm<-10(-10,-5](-5,0)0(0,5)[5,10)>10较差平均值 GAMIT-精密星历个数162301719123.1 GAMIT-广播星历个数161801621164.0随后,基于表1做统计分析,即将GAMIT与精密/广播星历的较差绝对值进行比对,发现了明显存在的情况如表4所示,从统计表可以清晰地看出,精密星历解算的基线成果明显与GAMIT软件解算的较为接近,呈明显的规律性,即精密星历下解算的基线成果精度更好,平均值已经达到了1 mm,并且随着基线边长的增加,15 km以下边长无明显趋势,但是在基线边长超过20 km以上则呈现3、4 mm的绝对值较差．表4 精密星历与广播星历与GAMIT解算成果较差比较表(GAMIT-精密星历)绝对值与(GAMIT-广播星历)绝对值比较个数前者小于后者60 前者等于后者5 前者大于后者13 平均值-1由于TBC软件中不具备同步环、异步环闭合差以及重复基线限差检验功能,因此分别将精密星历下解算基线文件与广播星历下解算基线文件导出ASCII格式基线文件,然后导入COSAGPS v5.2平差软件中进行同步环闭合差,异步环闭合差以及重复基线限差检验,各项指标均满足《全球定位系统测量规范》(GB/T 18314-2009)[15]要求后,利用B级网中3个B级GPS数据作为平差起算点,在CGCS 2000坐标系下进行约束平差后比对分析如表5所示．表5 平差结果对比表精密星历ID北坐标/m东坐标/m高程/m广播星历ID北坐标/m东坐标/m高程/m精密坐标-广播坐标北坐标较差东坐标较差高程较差2147X7.515X8.833X1.5022147X7.515X8.833X1.502起算点2153X3.541X4.946X4.8312153X3.541X4.946X4.831起算点2155X0.113X7.878X3.1442155X0.113X7.878X3.144起算点1X7.734X3.484X9.5971X7.736X3.486X9.626-0.002-0.002-0.0292X8.566X8.467X9.882X8.567X8.466X9.89-0.001 0.001-0.0103X5.024X1.553X9.5923X5.024X1.553X9.607 0.000 0.000-0.0154X6.888X6.013X8.6194X6.888X6.013X8.623 0.000 0.000-0.0045X0.083X9.027X7.2145X0.083X9.028X7.208 0.000-0.0010.0066X6.055X1.578X5.4516X6.055X1.581X5.43 0.000-0.0030.0217X8.276X8.914X2.1667X8.275X8.917X2.149 0.001-0.0030.0178X9.629X1.815X3.4928X9.627X1.82X3.48 0.002-0.0050.0129X1.226X7.595X6.0829X1.225X7.596X6.086 0.001-0.001-0.00410X5.898X9.604X2.95210X5.898X9.607X2.964 0.000-0.003-0.01211X2.104X8.765X4.76211X2.105X8.767X4.776-0.001-0.002-0.01412X3.265X8.19X3.52812X3.263X8.195X3.519 0.002-0.0050.00913X9.662X7.218X2.00313X9.663X7.224X2.009-0.001-0.006-0.00614X0.838X4.998X1.20814X0.837X5.001X1.187 0.001-0.0030.02115X3.441X1.699X2.87415X3.442X1.702X2.873-0.001-0.0030.00116X8.492X9.274X3.51816X8.492X9.278X3.518 0.000-0.0040.00017X1.605X1.862X0.89917X1.605X1.863X0.898 0.000-0.0010.00118X4.531X0.106X1.70918X4.531X0.108X1.704 0.000-0.0020.00519X6.412X9.416X3.86219X6.41X9.419X3.827 0.002-0.0030.03520X8.778X4.487X10.8220X8.779X4.485X10.82-0.001 0.002 0.000从不同星历解算基线在同一软件中用相同起算点进行约束平差后发现,精密星历与广播星历下分别解算的基线经平差处理后的成果几乎无差异,因此两种星历下解算的结果均是满足C级GPS控制网解算要求的．4 结束语通过黄河托克托以下重点区域GPS控制网测量实际项目数据处理与分析结果可以看出,在TBC精密星历模式和广播星历模式解算下均能达到满足规范要求的C级GPS成果,在以后的C级GPS控制网项目中均可采取两种星历模式进行数据解算．但是通过与GAMIT解算基线成果进行比对与统计分析发现,两种星历模式下解算的结果与GAMIT基线解算结果无明显趋势倾向,但是在精密星历模式下解算基线值更为接近GAMIT的解算结果,在本项目基线长度的C级网中可以看到明显优于1 mm的解算精度．通过上述两种较差绝对值比对分析,再根据基线长度进行统计,随着基线边长的增长,TBC与GAMIT成果存在趋势性,从本项目基线长度变化带来的影响可以看出,随着边长的逐步增大,两者绝对值较差越大,在20 km左右长度以上的基线达到了3、4 mm的差值．综上所述,精密星历下在TBC软件中解算的基线精度更为准确可靠．参考文献【相关文献】[1]吴伟,任超.TBC加载精密星历处理中短程基线分析[J].测绘通报,2013(5):12-15,27.[2]郭敏.精密星历类型对实时长距离差分动态定位的影响分析[J].全球定位系统.2017,42(5):49-52.[3]李益斌,张书毕,王波,等.快速精密星历与事后精密星历对定位精度的影响和比较[J].全球定位系统,2008,33(2):23-25.[4]徐以厅.Trimble Business Center软件技术概述[J].测绘通报, 2015 (2):136-137.[5]包欢, 苏明晓, 祁玉飞,等.TBC软件在数据处理中的应用[J].测绘工程,2016,25 (6):37-40,45.[6]吴伟.基于TBC的高精度GPS数据处理若干问题探讨[D].桂林:桂林理工大学, 2012.[7]兰孝奇,葛恒年,李迎春.GPS城市地壳变形监测网的数据处理及精度分析[J].测绘工程,2005,14(4):27-29.[8]纪冬华, 郭英, 李国伟, 等.基于Bernese软件的CORS网基线解算[J].全球定位系统, 2012，37(4):56-59.[9]张双成,曹海洋,高涵,等.基于GAMIT的GPS短基线解类型分析及应用[J]. 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