高采样率GPS动态精密定位数据处理及其应用研究--《西安科技大学》2013年硕士论文
高采样率GPS动态精密定位数据处理及其应用研究
【摘要】：传统的观点认为, GPS大地测量主要集中于研究地壳长周期变化特征，但随着GPS观测精度和处理方法的不断改进和提高,高采样率和超高采样率GPS接收机的相继出现，使得GPS测量在研究地壳瞬时形变方面有了巨大的发展。本论文目的是研究高采样率动态GPS数据的解算方法与应用前景。在此基础上，本文针对高采样率动态GPS数据处理中考虑的一些因素进行了如下研究：
（1）系统分析了高采样率GPS数据处理方法以及GPS数据处理中参考框架问题。讨论了不同频率载波相位的线性组合及应用。分析了影响GPS定位精度的主要因素及消除和减弱方法。
（2）介绍了GAMIT中高精度事后动态定位模块TRACK以及东京海洋大学研制的GPS精密单点数据处理软件GPSTOOLS。系统阐述了TRACK的参数设置方法以及TRACK模块的模糊度解算方法。同时结合上述软件通过算例分析了相对动态定位和精密单点定位两种处理方法在高采样率GPS数据处理中的定位精度。
（3）分析了不同采样间隔的卫星钟差数据对精密单点定位的影响，选用几种常用的插值方法对5min和30s采样间隔的钟差数据进行加密，对比分析各种插值方法的插值效果。
（4）通过利用高采样率车载实验数据对车载接收机的运动轨迹进行分析，以及对2010年墨西哥地震震时5Hz观测数据进行处理，分析震时地表形变位移。通过分析两个实例，验证高采样率GPS动态定位在研究物体瞬时变化中的应用前景。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：P228.4【目录】：
摘要2-3ABSTRACT3-71 绪论7-10 1.1 研究背景及意义7 1.2 国内外研究现状7-10
1.2.0 高采样率 GPS 应用于地震学研究的现状7-8
1.2.1 高采样率 GPS 连续观测网的布设情况8-9
1.2.2 高采样率 GPS 处理软件的发展现状9-102 高精度动态定位数据处理基本理论10-25 2.1 IGS 及其技术进展概述10-12
2.1.1 IGS 发展概述10-11
2.1.2 IGS 产品及其发展11-12 2.2 GPS 定位的误差来源与处理方法12-17
2.2.1 与卫星有关的误差12-14
2.2.2 与信号传播有关的误差14-15
2.2.3 与接收机有关的误差15-17 2.3 GPS 观测值及其线性组合17-19
2.3.1 基本观测方程17-18
2.3.2 消电离层组合观测值（L3）18
2.3.3 超宽巷组合观测值（L4）18-19
2.3.4 宽巷观测值（L5）19
2.3.5 MW 宽巷观测值 (L6)19 2.4 高精度 GPS 数据处理中的参考框架19-25
2.4.1 ITRF 参考框架19-20
2.4.2 IGS 参考框架20-21
2.4.3 高精度 GNSS 数据处理中参考框架的统一21-22
2.4.4 高精度 GPS 数据处理中框架统一的算例22-253 高采样率 GPS 数据精密处理策略25-38 3.1 数据预处理25 3.2 GAMIT/GLOBK 软件及其动态定位模块 TRACK25-32
3.2.1 GAMIT /GLOBK 及其动态定位模块 TRACK 的简介25-28
3.2.2 TRACK 模块的模糊度解算方法28-32
3.2.3 周跳探测与修复32 3.3 精密单点定位32-35
3.3.1 精密单点定位的观测方程33
3.3.2 GPSTOOLS 及其单点定位模块33-35 3.4 算例分析35-384 精密钟差估计研究38-45 4.1 卫星钟差对定位精度的影响38-39 4.2 高频卫星钟差内插方法39-40 4.3 高频卫星钟差内插方法精度分析40-455 高采样率 GPS 应用研究45-53 5.1 动态车载实验45-47 5.2 对地震震时地表形变分析47-52 5.3 结果与讨论52-536 总结与展望53-55 6.1 完成的主要工作53 6.2 尚需研究的问题53-55致谢55-56参考文献56-58
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GPS接收机检定中常见问题的分析与探讨
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欢迎访问 TI SLL(信号链)专区GPS接收机校准方法探讨；时间：3:26:41来源：；一、引言；全球定位系统（GPS）主要由三大部分组成；根据使用目的的不同，用户要求的GPS接收机也各有；二、GPS接收机校准方法；对GPS接收机进行计量校准，是测绘部门为经济建设；（一）工作准备；按照《校准规范》要求，客户校准仪器必须携带有关电；（二）野外数据的采集；室内检查是基础，外
GPS接收机校准方法探讨
时间： 13:26:41
全球定位系统（GPS）主要由三大部分组成。即空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分-GPS信号接收机。空间星座部分和地面监控部分是用户应用该系统进行导航和定位的基础。用户只有通过用户设备（GPS接收机）才能实现应用GPS进行测量和导航、定位的目的。
根据使用目的的不同，用户要求的GPS接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。GPS接收机按用途分为测地型、导航型和授时型。
二、GPS接收机校准方法
对GPS接收机进行计量校准，是测绘部门为经济建设提供可靠测绘保障不可缺少的一项重要工作。在GPS接收机校准过程中，主要按照《〈全球定位系统〉（GPS）接收机（测地型和导航型）校准规范》（以下简称《校准规范》）JJF执行的。以下作者以某品牌4台套测地型GPS接收机为案例，对如何校准静态测量GPS接收机进行技术探讨。
（一）工作准备
按照《校准规范》要求，客户校准仪器必须携带有关电缆（数据传输线、天线电缆、手簿线 ）、软件及软件狗、电池、充电器等附件。内业检查时，首先要调整好每一台接收机的基座，充好电池，按规定设定好GPS接收机的卫星高度角、采样率等参数；然后在楼顶进行短时间GPS观测，以检定该仪器的锁星能力；最后，室内下载数据以检定数据通讯是否正常。
（二）野外数据的采集
室内检查是基础，外业GPS数据采集就是整个仪器校准工作的关键，数据的精度就直接是衡量接收机精度的指标。因此，外业数据采集必须严格按《校准规范》要求执行。外业数据采集又分以下两步进行：天线相位中心一致性检定和不同测程测量误差检定。
1.天线相位中心一致性检定
天线相位中心（Antenna Phase Center）是指微波天线的电气中心，其理论设计应与天线几何中心一致。天线相位中心一致性的检测主要是在南宁GPS检定场的微网场地进行。如图1，将一台接收机放在网中心W007号观测墩上，其余三台放在边上任意三个观测墩上。首先，将四台GPS接收机的天线全部指北，观测一个时段。然后，固定中间的W007，另外三台接收机依次旋转90°、180°、270°，观测三个时段；最后，将外面三个GPS接收机天线的指北标志指北，再依次旋转W007观测墩的天线指向东、南、西方向分别观测三个时段。整个过程观测7个时段，每个时段观测1个小时。每个天线在不同方位下测定同一基线的变化指标△d，按规范要求△d应小于GPS接收机标称的固定误差。在外业检定工作中，检定人员必须严格记录测站点的相关信息，如接收机的天线号码、天线高、观测点名称、观测时段的起止时间、以及参考天线等。
2.不同测程测量误差检定
不同测程测量误差检定采用基线比较法进行。用强制对中连接杆将仪器架在基线点上，整平仪器，天线指北，用盒尺量取天线高，记录天线编号和基线点的编号，全部仪器同步观测2个小时。在GPS数据采集前，必须保证仪器天线指向标准指北；观测过程要观察仪器电池的使用情况；另外，禁止在接收机附近使用手机。外业检定计划中，尽可能地避免在中午12点到下午2点这一太阳活动高峰期进行中长基线观测，这对后面内业的基线解算很有帮助。
3.内业数据处理
数据采集完成后，使用随机软件将数据传输到电脑，在随机软件平台上进行GPS数据处理。通过剔除观测时间过短的卫星、剔除周跳多的卫星，截去周跳多的时间段、剔除受多路径影响严重的观测值等方式解算得到最佳基线解。
（1）天线相位中心一致性检定结果如表1所示。被检测仪器的标称精度为5mm+1×10-6，天线相位中心一致性检定结果的最大变化量△d为3mm，小于接收机的固定误差，该项检定合格。 天线相位中心一致性 表1
基线边 各方向基线解最大变化量△d（mm）
W001-W007 3
W002-W007 2
W003-W007 3
W007-W001 2
（2）不同测程基线误差检定结果如表2所示。由表2结果可知，各边的测量误差应小于：
式中：σ― 标准差，mm；
a ― 固定误差，mm；
b ― 比例误差，mm；
D ― 所测距离，km（不足500m按500m计算）。
测量误差 表2
基线边 误差（mm）
C002-J003 5.2
C007-J003 6.4
C002-C003 3.8
C002-C007 -1.6
C003-C007 -2.5
C003-C007 5.7
基线边中C007-J003基线长17km，
（3）校准结果不确定度的简略评定如下：
错误！未找到引用源。不确定度分量及计算
a.标准装置误差引入的不确定度分量 u1=1.04mm。
b.GPS接收机安置误差引入的不确定度分量 u2=0.06mm。
c.GPS接收机分辨力引入的不确定度分量 u3=0.29mm。
d.测量误差引入的不确定度分量u4。
u4的计算按测距误差Li计算出算术平均值标准偏差。
错误！未找到引用源。单次测量标准偏差
式中：Li―各边的测量值与已知值之差；
―测量误差值的平均值；
n―测定边数。
错误！未找到引用源。算术平均值标准偏差：
（4）合成标准不确定度计算
b.有效自由度不用计算。
错误！未找到引用源。 扩展不确定度评定
取置信概率95%，k95=2.0
根据上面的公式最后算得本次校准结果的扩展不确定度为2.8mm。
4.出具校准证书
仪器检定合格后，即可给用户出具校准证书。校准证书经批准人、校准员、核验员三人签字后盖上校准专用章证即生效。
GPS接收机校准过程中，检定人员应注意如下关键问题：
1.出野外采集数据前，一定要充好电或准备备用电池，检查机内数据和内存剩余量，同时检查要同步观测仪器的参数是否一致。
2.严格记录开机时间，精确量取天线高，随时检查仪器工作状态，观测结束后要严格按照操作关机，每次观测完后应及时下载数据。
3.内业数据处理时为保证基线解算结果的复现，要严格记录下使用的软件及版本、每个时段的起止时间以及处理中使用的参数以及其他人工干预信息。
三亿文库包含各类专业文献、文学作品欣赏、行业资料、中学教育、高等教育、专业论文、外语学习资料、生活休闲娱乐、应用写作文书、GPS接收机校准方法探讨97等内容。　
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