GPS长基线数据处理的软件实现

GPS长基线数据处理在大地测量和大型精密工程中有广泛的应用,GAMIT等国际高精度GPS数据处理软件虽能满足GPS长基线数据处理的解算精度要求,但操作复杂,且对用户的GPS理论有较高的要求。本文在分析长基线GPS数据处理中各类因素影响及误差消除方法基础上,结合图形用户界面程序设计思想,设计并实现了GPS长基线数据处理软件。经不同长度的基线数据解算结果表明,该软件可实现上千公里基线的解算,基线解算精度高,与GAMIT的解算精度相当,且解算过程自动化程度高,用户操作简单,为大范围高精度GPS数据处理提供了一种简便可行的平台。     

GPS卫星和接收机天线绝对PCO、PCV对高精度基线解算的影响分析

在高精度GPS卫星导航数据处理中,卫星和接收机天线的PCO和PCV作为重要的误差来源之一,必须予以改正。本文从高精度基线解算入手,分析了卫星和接收机天线PCO和PCV中各项对高精度基线解算结果的影响。试验结果表明,接收机天线PCO、PCV对长基线或超长基线在各分量方向或长度上的影响最大可达到101 mm。卫星天线PCO、PCV对长基线在各分量方向或长度上的影响在毫米水平,最大不超过4 mm;对超长基线在各分量方向或长度上的影响最大可达到40 mm。     

GAMIT在仪器检测中的应用

GAMIT是高精度的GPS数据处理软件,广泛应用于GPS数据的处理,特别在处理基线方面,对长基线、短基线的处理都能达到很高的精度要求。本文通过利用某岛礁项目的GPS仪器检测数据,结合精密星历,采用GAMIT软件对数据进行高精度的解算,结合某岛礁项目设计的精度要求,与解算结果对比发现,GAMIT软件的解算结果完全可以达到GPS仪器检测的效果。     

不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的影响

在高精度GPS数据处理中,海潮的影响是一个不可忽略的因素。利用GAMIT软件解算2011年东南极沿海地区中国中山站及其周边6个IGS站的GPS数据,对比分析了FES2004、DTU10、EOT11a、GOT4.7、HAMTIDE11a、OSU12以及TPXO7.2等7个全球海潮模型在不同测站的海潮负荷差异,比较了海潮负荷对于GPS基线解的影响。结果表明,海潮负荷对GPS基线解的影响与测站所处位置及基线方位有关,达到cm级,相对影响达到10-8,因此,在高精度的GPS基线解算中必须考虑海潮的影响;但选用不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的差异可忽略不计。     

BDS精密相对定位精度的GAMIT分析北大核心CSCD

为了验证GAMIT用于BDS精密相对定位的可靠性与精度,该文以BDS短基线和长基线实测数据,基于GAMIT软件的不同解算策略进行BDS精密相对定位实验。由实验结果可知,GAMIT用于BDS短基线解算,相对于GPS在水平方向基线分量差值优于3mm,在高程方向基线分量差值优于3mm;GAMIT用于BDS长基线解算,相对于GPS在水平方向的基线分量差值优于6mm,在高程方向基线分量差值优于1.3cm。研究结果表明,GAMIT可用于BDS的精密定位解算且精度较高。     

基于GAMIT10.61的高精度GPS／BDS数据处理及精度对比分析

本文利用GAMIT10.61软件对重庆8个CORS站GPS数据和BDS数据进行处理,并从基线重复性、单日解时间序列、联合解平差等三个方面对GPS和BDS解算结果进行对比分析.结果表明,GPS解算结果整体优于BDS,且单BDS解与单GPS解在水平方向差值小于0.7 cm,高程方向差值在1～3 cm;基于GAMIT 10.61的BDS基线解算重复性在南北方向上1.39 mm+0.205 mm×10?-8 ,东西方向上为3.10 mm+0.252×10-8 ,高程方向上为7.81 mm+2.001×10-8,基线长度方向上2.13 mm+0.384×10-8,解算精度能满足高精度数据处理要求.      

GPS数据高精度基线解算方法分析

针对GPS数据高精度基线解算方法的研究,结合GAMIT软件应用中的一些常见问题,通过大量试验数据系统分析了对流层折射模型改正、卫星截止高度角、观测量采样率和观测时间长度对于基线解算结果的影响,提出了在不同情况下高精度基线解算的准则。     

山东地区GPS测量中的海潮负荷影响

针对影响山东地区GPS测量精度的重要因素之一——海潮负荷,不同海潮模型在山东沿海地区差异较大的问题,该文以山东CORS数据为例,基于FES2004、NAO99b、CSR4.0、GOT00.2 4种全球海潮模型,使用GAMIT软件,分析了海潮负荷对山东地区GPS定位及基线解算的影响。通过对比分析,海潮负荷对山东地区GPS定位的影响主要体现在U方向上,振幅达到厘米级;海潮负荷对山东沿海定位的影响大于山东内陆,U方向达到了2cm,为内陆地区2倍以上;海潮负荷对基线解算的影响与基线方位和基线两端测站负荷差异有关,其中差异较大的基线U方向的影响接近8mm;除GOT00.2海潮模型以外,不同模型对山东地区较长观测时段的GPS数据解算结果的影响并无太大差异,但对于短时观测或实时的GPS高精度定位,半日分潮迟角的精度还有待提高,因此有必要精细化山东区域海潮模型。     

基于GAMIT对国家GNSS基准站进行的北斗基线解算分析

以国家GNSS站的多系统观测数据为研究对象,旨在以单系统解算为研究视角,通过GAMIT软件对BDS/GPS数据进行单系统解算的方法,力图为利用BDS/GPS做基线解算提供参照。实验结果表明,BDS基线解算的相对精度与GPS相当;单BDS数据解算的基线东西方向精度10～12 mm,较单GPS数据解算的基线东西方向精度低42%,高程方向的单BDS基线中误差25 mm,是单GPS基线高程方向中误差的2倍;而组合双系统解算能有效提升基线U方向的精度,提升1 cm左右。文中认为目前利用BDS进行基线解算的精度尚不与GPS精度相当,在利用北斗系统进行高精度定位中,还有许多问题值得探讨。     

GAMIT/GLOBK与PANDA GPS精密定位性能比较分析

GAMIT/GLOBK与PANDA都是国际知名的GPS精密数据处理软件。当GAMIT/GLOBK采用精密星历和高精度起算点时,其解算长基线的相对精度能达到10~(-9)量级,解算短基线的精度能优于1 mm;使用PANDA进行北斗卫星精密定轨的径向精度优于10 cm,静态精密单点定位精度达到厘米级、基线相对定位达到毫米级。但两者基于不同的处理方法,GAMIT/GLOBK基于双差模式而PANDA采用非差模式。以IGS公布的周解为真值利用GPS实测数据对两者定位结果和精度予以比较,从而对其定位性能进行分析,实验结果表明:GAMIT/GLOBK与PANDA解算的模式不同,但两者的实际解算精度基本相当,且成果与IGS公布的周解吻合较好,最终解算结果都与IGS公布的坐标吻合较好。     

GPS连续运行参考站网络的解的精度及其稳定性研究

利用澳大利亚的维多利亚GPS连续运行参考站网络的原始观测数据、GPS精密数据处理软件和统计分析方法,对GPS网络的解的精度(CORS)及其稳定性与所用的数据量之间的关系进行了深入研究。结果表明：(1)解的精度与数据量之间存在密切的相关关系,其关系可以用非线性回归方程来表示;(2)数据量从1h增加到6h,解的精度随着数据量的增加而迅速提高,而在数据量大于6h以后,提高的速率较为缓慢;(3)对于平均基线长度为数百km、最长的基线边超过1000km的GPS连续运行参考站网络,其在6h以内的解的精度和稳定性不高,不宜用于高精度的测量与定位服务,当数据量达到12h以后,解算结果及其精度趋于稳定,24h解(单日解)具有很高的稳定性,其坐标精度优于5mm;(4)GPS网络的解随着数据量的增加而收敛于单日解。     

GPS在线数据处理软件的精度分析

对3种有代表性的GPS在线数据处理软件的解算精度进行了分析与比较,得出如下结论:1)用1h的数据量,AUSPOS的精度为cm级,而SCOUT和CSRS-PPP的精度为dm级;2)数据量在2～6h之间,3种软件的精度都可达到cm级;3)数据量在6h以后,AUSPOS和SCOUT的精度均可达到mm级,但CSRS-PPP的精度仍为cm级。研究结果对实际工作有一定的参考价值。     

基于GPS技术的滑坡动态变形监测试验结果与分析

结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS单历元定位技术和RTK技术对该滑坡体进行了连续实时监测。通过对该滑坡从开始滑动至产生破坏全过程监测数据的处理与分析,以及将GPS监测结果与全站仪三维监测结果的对比,发现在观测条件较好和基线较短时,基于Track模块GPS单历元定位技术监测滑坡变形的平面精度在5mm左右,高程精度约为9mm;RTK定位技术的平面精度在11mm左右,高程精度约为17mm;而用小波变换等方法进行滤波后的精度还会更高。     

一种高精度北斗基线解算软件的研制与性能分析

针对高精度载波相位相对定位解算的需求,研制了北斗基线解算软件BGO（BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System Office）。BGO能单独处理北斗及GPS数据,也可以将北斗与GPS观测数据进行联合解算。结合一高速铁路基础平面控制网（basic plane control network,CPI）的测试表明,BGO解算北斗基线X、Y、Z方向的分量精度分别优于1 mm、2 mm、1 mm,能满足高精度高速铁路CPI控制网的要求;BGO处理GPS数据的精度与TGO（Trimble Geomatics Office）软件、Bernese软件基本一致,处理北斗与GPS联合基线性能与TBC（Trimble Business Center）软件相当。相比独立系统,联合处理北斗和GPS数据能有效提高基线解算合格率与精度。     

结合GPS和GLAS数据生成Dome-A区域DEM

详细阐述了利用GLAS数据和GPS数据生成Dome-A地区DEM的方法。首先进行GLAS数据转化, 便于与GPS数据结合, 提出一种快速搜索GLAS和其光斑(Footprint)覆盖GPS点的算法, 比较GLAS数据和GPS数据发现, 均值差异最大为1.118 m, 最小为0.997 m, 而标准差稳定为5-6 cm, 在进行椭球变换修正之后, 差值最大为0.405 m, 最小为0.284 m;之后利用改进的角度限差法沿测线对GPS数据进行特征点提取, 得到抽稀之后的数据;再利用抽稀之后的GPS数据和处理后的GLAS数据使用克里金插值方法生成研究区DEM。利用1199个GPS点和53个GLAS检验点对最后生成的DEM进行了精度分析, 残差中误差为5 cm, 最大残差绝对值为12 cm。利用原始GPS数据, 原始GPS数据和GLAS数据, 处理后GPS数据利用克立金插值方法分别生成了研究区的DEM, 通过等高线提取分析以及检验点的误差分析, 处理后的GPS数据生成的DEM要优于原始GPS数据的, 证明GPS处理的必要性。     

基于质心拉格朗日插值的GPS轨道标准化方法

GPS轨道标准化是GPS数据处理的重要步骤,采用质心拉格朗日插值方法进行GPS轨道标准化。将30min间隔的数据内插到15min,统计分析插值点位置、阶数及外椎对质心拉格朗日插值轨道标准化的影响。实验结果表明：质心拉格朗日插值30min间隔内插,10阶即可满足精度要求,运算效率高,过程稳定。     

GBM快速轨道产品及非差模糊度固定对其精度的改进

GNSS是实时定位导航最重要的方法,精密卫星轨道钟差产品是GNSS高精度服务的前提。国际GNSS服务中心(IGS)及其分析中心长期致力于GNSS数据处理的研究及高精度轨道和钟差产品的提供。GFZ作为分析中心之一,提供GBM多系统快速产品。本文基于2015—2021年GBM提供的精密轨道产品,阐述了数据处理策略,分析了轨道的精度,介绍了非差模糊度固定的原理和对精密定轨的影响。结果表明:GBM快速产品中的GPS轨道精度与IGS后处理精密轨道相比的精度约为11~13 mm,轨道6 h预报精度约为6 cm;GLONASS预报精度约为12 cm,Galileo在该时期的精度均值为10 cm,但是在2016年底以后精度提升到5 cm左右;北斗系统的中轨卫星(medium earth orbit,MEO)在2020年以后预报精度约为10 cm;北斗的静止轨道卫星(geostationary earth orbit,GEO)卫星和QZSS卫星的预报精度在米级;卫星激光测距检核表明,Galileo、GLONASS、BDS-3 MEO卫星轨道精度分别为23、41、47 mm;此外,采用150 d观测值的试验结果表明,采用非差模糊度固定能显著改善MEO卫星轨道精度,对GPS、GLONASS、Galileo、BDS-2和BDS-3的MEO卫星的6 h时预报精度改善率分别为9%~15%、15%~18%、11%~13%、6%~17%和14%~25%。