92gps基线向量的解算.ppt

第九章 GPS测量数据处理 9-1 GPS测量数据处理概述 GPS接收机采集记录的是GPS接收机天线至卫星伪距、载波相位和卫星星历等数据。如果采样间隔为20秒，则每20秒记录一组观测值，一台接收机连续观测一小时将有180组观测值。观测值中有对4颗以上卫星的观测数据以及地面气象观测数据。GPS数据处理要从原始的观测值出发得到最终的测量定位成果，其中数据处理过程大致分为GPS测量数据的基线向量解算、GPS基线向量网平差以及GPS网平差或与地面网联合平差等几个阶段。数据处理的基本流程如图9-1所示。 9.1.1 数据传输 大多数的GPS接收机（如ASHTECH，TRIMBLE等型号），采集的数据记录在接收机的内存模块上。数据传输是用专用电缆将接收机与计算机连接，并在后处理软件的菜单中选择传输数据选项后，便将观测数据传输至计算机。数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件：载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。 9.1.2 预处理 GPS数据预处理的目的是：①对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；②统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件（如GPS卫星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化等）；③找出整周跳变点并修复观测值(整周跳变的修复见5.3.3)；④对观测值进行各种模型改正。 式中Ti为对应于ti的规格化时间；t1和tm分别为观测时段开始和结束的时间。很显然，对应于t1和tm，T1和Tm分别为-1和+1。对任意时刻|ti|≤1。 利用拟合法求解多项式系数。解出的系数ain记入标准化星历文件，用它们来计算任一时刻的卫星位置。多项式的阶数n一般取8~10就足以保证米级轨道拟合精度。 拟合计算时，时间t的单位需规格化，规格化时间T为： 2.卫星钟差的标准化 来自广播星历的卫星钟差（即卫星钟钟面时间与GPS系统标准时间之差Δts）是多组数值，需要通过多项式拟合求得唯一的，平滑的钟差改正多项式。用于确定真正的信号发射时刻并计算该时刻的卫星轨道位置，同时也用于将各站对各卫星的时间基准统一起来以估算它们之间的相对钟差。当多项式拟合精度优于±0.2ns时，可精确探测整周跳变，估算整周未知数。 3.观测值文件的标准化 观测值文件是容量最大的文件。观测值记录中有对应的卫星号，卫星高度角和方位角，C/A码伪距，L1、L2的相位观测值，观测值对应的历元时间，积分多普勒记数，信噪比等。 不同的接收机提供的数据记录有不同的格式。例如观测时刻这个记录，可能采用接收机参考历元，也可能是经过改正归算至GPS标准时间。在进行平差（基线向量的解算）之前，观测值文件必须规格化、标准化。具体项目包括： ③　采样密度标准化。各接收机的数据记录采样间隔可能不同，如有的接收机每15秒钟记录一次，有的则20秒钟记录一次。标准化后应将数据采样间隔统一成一个标准长度。标准长度应大于或等于外业采样间隔的最长的标准值。采样密度标准化后，数据量将成倍数地减少，所以这种标准化过程也称为数据压缩。数据压缩应在周跳修复后进行。数据压缩常用多项式拟合法。压缩后的数据应等价于被压缩区间内的全部数据，且保持各压缩数据的误差独立。 ④ 数据单位的标准化。数据文件中，同一数据项的量纲和单位应是统一的，例如，载波相位观测值统一以周为单位。 9.2 GPS基线向量的解算 在第五章中我们着重讨论了由双差观测值列出误差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基线向量的方法。由于未知数个数和误差方程个数很多，平差解算的工作量很大 . 本节重点将讨论9.2.2节法方程的组成及解算，双差观测值模型直接从第五章引用，不作为必修内容。有兴趣的同学可自学，自学方式为：课后在网上通过与教师讨论的形式进行。故9.2.1 双差观测模型部分（省略）。 如果在基线两端对同一组卫星观测的历元数为nt，相应的误差方程式组为： 2、 权的确定 在上面的法方程式中权P应如何确定?各观测量是相互独立还是相关？是我们必须关注的问题。下面我们从单差观测量的相关性讨论出发，给出双差观测量的权的确定方法。 从上面的协方差阵可知，两观测站同步观测两颗不同卫星的单差，其间是不相关的。这一结论可推广到一般情况。 2） 双差观测量的相关性 9.2.4 基线向量解算结果分析 3.基线长度的精度。基线处理后基线长度中误差应在标称精度值内。多数接收机的基线长度标称精度为5～10±1～2ppm·D（mm）.对于20km以内的短基线，单频数据通过差分处理可有效地消除电离层影响，从而确保相对定位结果的精度。当基线长度增长时，双频接收机消除电离层的影响将明显优于单频接收机数据的处理结果。 4.双差固定解与双差实数解。理论上整周未知数N是一整数，但平