小议GPS基线解算的过程

第32卷第3期2009年6月

测绘与空间地理信息

GEOMA TICS &SPA T I AL I N FORMA TI ON TECHNOLOGY

Vol .32,No .3Jun .,2009

收稿日期:2009-03-10

作者简介:孙海永(1976-),男,吉林镇来人,工程师,学士,2000年毕业于武汉测绘科技大学土地管理专业,现从事航空摄影测量内

外业技术工作。

小议GPS 基线解算的过程

孙海永1

,胡云龙

2

(1.吉林省地理信息工程院,吉林长春130051;2.天津测绘院,天津300381)

摘要:对GPS 基线解算的过程予以简要介绍,并用相应程序对实例予以计算,同时进行了简要分析。关键词:GPS 测量数据处理;实例计算与分析;解算中图分类号:P228.4 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2009)03-0103-02

D iscussi on on the Procedure of GPS Baseli n e Soluti on

S UN Hai -yong 1

,HU Yun -l ong

2

(1.J ili n I n stitute of Geo ma ti cs Eng i n eer i n g,Changchun 130051,Ch i n a;2.T i a n ji n I n stitute of Survey i n g and M app i n g,T i a n ji n 300381,Ch i n a )

Abstract:This paper briefly intr oduced the p r ocedure of GPS baseline s oluti on .It als o calculated and analyzed the p ractical examp le using relevant p r ogra mme .

Key words:GPS surveying data p r ocessing;examp le calculati on and analysis;s oluti on

0　引　言

GPS 接收机采集的数据是接收机天线至卫星的距离

和卫星星历等数据,而不是常规测量所测的地面点间的边长、角度和高差等。因此,接收机采集的GPS 数据还需要通过一系列的处理,才能得到定位成果。本文对GPS 基线解算的过程予以简要介绍,并用相应程序对实例予以计算。

1　GPS 测量数据处理

GPS 测量数据处理包括:观测值的预处理、基线向量

解算和GPS 向量网与地面网的联合平差等步骤。

GPS 测量数据预处理前,需要先将接收机采集的数据通过传输、分流,解译成相应的数据文件。GPS 测量数据预处理的目的,是对野外采集的卫星信号和数据进行编辑、加工与整理,分离出各种专用信息文件,为严密数据处理作准备。预处理工作包括:

1)数据检验

对观测数据进行平滑滤波检验,剔除观测值中的粗差,删除无用观测值。

2)数据格式的标准化

将各类接收机的数据文件加工成彼此兼容的标准化文件。包括文件记录格式标准化、数据类型标准化、数据项目标准化、数据单位标准化和采样间隔密度标准化等。

3)GPS 卫星轨道方程的标准化

一般用一多项式拟合观测时段内的星历数据,包括

卫星轨道位置的地固坐标系坐标计算和分段轨道拟合的标准化。

4)诊断整周跳变点

发现并修复原始观测值周跳,使原始观测值复原。5)星钟多项式标准化

卫星钟差多项式的拟合及标准化。6)对观测值进行系统误差改正

如相对论改正和大气折射模型改正。

基线解算预处理完成后就可进行基线解算,基线解算的过程实际上是一个平差的过程,平差所采用的观测值主要是双差观测值。基线解算时的平差分以下3个阶段进行:

1)初始平差

根据双差观测方程,组成误差方程和法方程后,求解待定的未知参数及其精度信息;通过初始平差,解算出整周未知数参数和基线向量的实数解或浮动解。

2)整周未知数的确定

根据初始平差结果,使用搜索法将整周未知数固定成整数。

3)确定基线向量的固定解

将确定了的整周未知数作为已知值,仅将待定点的坐标作为未知参数再次进行平差,解算出基线向量的整

数解(即固定解),基线解算是自动完成的。

对于短基线静态测量,当观测时段较长和观测历元数较多时,算得的基线浮点解与固定解相差不大。

2　实例计算与分析

短基线静态测量是基线解算中最为基础的。利用程序将数据读入,再根据前面的短基线双差的误差方程求解基线向量。

主要流程如图1

所示。

图1　解算流程

F i g .1　The ma i n work i n g ftowchart

下面以两个测站的观测数据和卫星星历为例来进一步理解基线解算的方法和应注意的问题。已知r 1,r 2两个测站的观测数据,其中包括CA 码观测值,L 1观测值,L 2观测值,P 1观测值,P 2观测值以及两个多普勒记数的观测值。还有观测时段的卫星星历。经过程序运算后结

果为:

当取40个历元时,

The Matrix N and W are:

1072.39289.517125.838-52.956130.0774-*******-69.687442.919-4.8517299.5508-3823136

289.517620.146-379.07214.257412.9438-7014159-48.60158.813519.9742-12.9276

-14899.8125.838-379.0721102.09-8.0752753.7273481492-1.88479-49.2727-109.62338.044140351

-52.956114.2574-8.0752717.5-2.5-2.5-2.5-2.5-2.5-2.5860.36230.077412.943853.7273-2.517.5-2.5-2.5-215-2.5-2.51454.51-29.0534-70.415948.492-2.5-2.517.5-215

-2.5-2.5-2.5

1666.41

-69.6874-48.601-1.88479-2.5-2.5-2.517.5-2.5-2.5-2.5-43.496742.91958.8135-49.2727-2.5-2.5-2.5-2.51715-2.5-2.5-2874.5-4.8517219.9742-109.623-2.5-2.5-2.5-2.5-2.517.5-2.5-3857.5999.5508-12.927638.0441-2.5-2.5-2.5-215

-2.5-2.517.5

1039.2

The result is:

X [0]=12.3611X [1]=-12.0061X [2]=-30.3272X [3]=4.95616X [4]=16.856X [5]=-15.1728X [6]=32.1427X [7]=96.7204X [8]=60.5726X [9]=-44.6293SX [0]=12.3611SX [1]=-12.0061SX [2]=-30.3272

The square_err or =0.0197515周或0.00375859m

基线平面距离:17.232m 基线空间距离:34.8809m

--------DX ---------0.00137240.000167223-0.000188108

010*******-0.002816520.001888770.00402086

-010*******-0.00201484

-0.00751497

0.0001672230.0006333691.39454e -005010007050399.29096e -0060.003147220100283124-0.001478880.0001925930.000258657

-0.0001881081.39454e -0050.0003372580.000278871.85779e -005

-0.0003911636.09464e

-0050.001844250.002439710.000954505

0.002288970.0007050390.000278870.00519242

-0.00514560.004633440.00921734

-0.006796110.000881823

-0.011966

-0.002816529.29096e -0061.85779e -005-0.00514560.0065104

-0.00179269

-0.007478

340.008373680.001720430.0163011

0.001888770.00314722-0.000391163

0.00463344-0.001792690.01682620.016226

-0.012238-0.00279517-0.00458925

0.004020860.002831246.09464e -005

0.00921734

-0.007478340.0162260.02148

-0.0162396-0.000953556

-0.0177353

-0.00504998-0.001478880.00184425-0.006796110.00837368-0.012238

-0.01623960102452540.01513690.0254488

(下转第107页)

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01 测绘与空间地理信息 2009年