基于逐历元相位差分和TEQC的海洋GPS数据质量分析

全球定位系统(GPS)浮标作为海洋观测的重要手段,在海洋监测方面发挥重要作用。本文将以江苏连云港以东海域布放的实验浮标采集的GPS数据为例,使用数据预处理软件(TEQC)从信噪比、多路径和精度因子等角度对GPS浮标数据质量进行分析,引入逐历元相位差分的方法对GPS浮标数据的稳定性和数据质量进行分析。结果显示:GPS L1和L2观测量的信噪比在35~45 dBHz的比例分别占到85.3%和92.1%,与陆地固定站相比,噪声表现相当甚至略优于陆地固定站。L1和L2观测量的多路径效应大部分集中在-0.46~0.46 m和-0.35~0.35 m,与陆地固定站相比,GPS浮标数据的多路径效应略高,GPS浮标观测数据的精度因子比陆地固定站大。从逐历元相位差分的结果来看,GPS浮标的数据稳定性和质量较陆地固定站差,海洋的恶劣环境对GPS观测数据产生了较大影响。

不同环境下手机GNSS数据质量及PPP性能分析

为了进一步提高智能手机的定位精度,提出一种不同环境下智能手机全球卫星导航系统(GNSS)数据质量及精密单点定位(PPP)性能的分析方法:通过可见卫星数、数据完整率、数据中断次数、载波噪声密度比(C/N0,文中简称为载噪比)、多路径5个指标对小米8手机在开阔、信号塔、河边、树荫和高楼5种不同环境下的GNSS数据质量进行对比分析;随后测试其在不同环境下的PPP性能。结果表明:在可见卫星数方面,全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统(BDS)观测卫星数明显较多;在数据完整率方面,L5/E5a频率信号相对L1/E1频率信号更易受环境因素的影响;对于数据中断情况,L5/E5a频率信号发生中断的次数在开阔、信号塔、河边和树荫4个不同环境下分别比L1/E1频率信号增加了95%、89%、54%和32%;对于载噪比,不同环境下的L1/G1/B1/E1频率信号C/N0均与高度角呈明显正相关关系,而L5/E5a频率信号C/N0与高度角无明显相关关系;在多路径方面,小米8手机的多路径均方根误差是天宝大地型接收机的5倍多,表明手机内置的线性极化天线对多路径的抑制能力较差;另外,河边和高楼环境下的多路径误差明显增大;在定位性能方面,使用单双频混合PPP模型在静态开阔环境下小米8手机三维定位精度可达1.45 m,相比信号塔、河边、树荫和高楼环境分别提高了6%、42%、44%和94%,动态PPP三维定位精度相比静态下降到2.35 m。

TEQC软件对GPS数据质量的评定及软件界面的开发

本文主要介绍用于GPS数据转换、编辑和质量检查的共享软件TEQC(Translate/Edit/Quality Check)。作为例子,对一GPS数据进行质量检查。并针对TEQC软件人机交互性差的缺点,进行了软件界面程序的初步开发。

GPS/GLONASS/BDS/Galileo数据质量的对比分析

采用MGEX(multi-GNSS experiment)80个观测站点数据,选择数据利用率、周跳比和多路径效应作为定量评价指标,运用Anubis软件研究定位性能的定量评价方法.结果表明,GPS(global positioning system)、GLONASS(global navigation satellite system)和Galileo(Galileo positioning system)数据利用率的平均值均大于设置的阈值(80%),而BDS(Beidou navigation satellite system)数据利用率的平均值较低,仅为58.04%;周跳比平均值从大到小依次为Galileo、BDS、GPS和GLONASS;所有频点中,Galileo系统E5频点多路径效应平均值最小,GLONASS系统G1频点多路径效应平均值最大.以定位精度和收敛时间作为定量评价指标,分别选取数据质量不同的观测站进行静态模拟动态单系统精密单点定位解算.分析表明,周跳比对定位精度的影响程度更为显著,数据利用率和多路径效应与收敛时长无显著关联,周跳比大的数据收敛快.

基于数据字典的导航地图质量检测软件

为了最大限度地适应从不同作业环节直至最终面向市场的导航数据产品检查,让质检人员可以在线扩充检查项,以及灵活组织质检项目让其满足不同检查场景的应用需求,以导航电子地图数据质量检测软件的设计为切入点,从覆盖空间数据质量标准要素出发,利用导航实体建模的数据完整性原则,基于最新面向对象分析与设计技术,阐述面向数据字典规约的导航数据质量检查软件(DCT)的关键设计思路与实现。包括:定义相关检查规则项的分类原则、原型设计以及语法表述;基于规则项原型及语法定义实例不同规则项并形成有效规则库;基于连接池及模板函数等设计模式定义系统框架及类图实现;最后,基于规则库驱动给出实际应用结果以及评价。期望DCT面对导航电子地图数据生产及应用领域在产品质量保证,尤其质检软件开发方面有实际指导作用。

单点GPS浮标测波方法与数据质量控制研究

首先对GPS浮标测波原理进行分析,介绍了GPS接收器测量运动参数的多普勒方法;然后对于在现场测量中可能发生的采样丢失所导致的数据间断进行探讨,并提出了间断接续和冗余采样的解决方法,通过数值模拟实验证明了数据质量控制方法的有效性。

电网GIS中对GPS采集数据的分析与处理

将地理信息系统(GIS)应用在供电企业的输配电网的管理中,不但可以替代手工绘制输配电线路图,而且提高了工作效率和准确度。但在应用GIS之前,必离不开数据采集仪(GPS)的前期辅助工作。文章介绍了GPS采集数据时的误差来源,以及应对措施———数据质量的评估和校正方法,并就如何将电杆表中GPS采集的原始电杆数据,转换成电线表中GIS能够使用的带有拓扑结构的电线数据的方法,进行了详细的阐述,并结合实例予以说明。

BDS-3卫星对BDS全球定位性能提升分析

随着北斗卫星导航系统(BDS)建设与组网工作的不断推进,北斗3号(BDS-3)已开始提供全球定位服务,其定位性能是广大用户关注的主要问题之一.为了评价BDS在全球各地区定位可用性与精度,本文选取了全球范围内可接收北斗2号(BDS-2)与BDS-3卫星播发信号的44个静态观测站,分别使用BDS-2卫星与北斗2/3号(BDS-2/3)卫星的B1I与B3I信号及其无电离层组合观测值进行标准单点定位解算,同时使用广播星历解算BDS在全球范围的可见卫星数与位置精度因子(PDOP)分布情况.结果表明,相对于BDS-2卫星,BDS-3卫星可以在全球范围内增加2~4颗可见卫星,同时减小了PDOP值和定位结果噪声,将BDS服务范围从亚太地区进一步扩展至全球.另外,全球参考站双频无电离层组合可实现水平方向1.5 m、高程方向3 m的定位精度,单频定位也可实现水平2.5 m,高程4 m的定位精度.本文还进行了手持动态实验,结果表明,BDS-2/3动态条件下可实现水平方向约2 m、高程方向约4 m的定位精度.总的来说,目前BDS可以实现全球水平方向优于2 m,垂直方向优于4 m的伪距单点定位,满足绝大部分全球用户的定位需求.

GNSS观测值域增强PPP定位中综合改正数质量控制算法

若全球卫星导航系统(GNSS)观测值域综合改正数中存在粗差或周跳则不可避免地会影响精密单点定位(PPP)增强的定位结果.针对综合改正数中可能存在的异常,对综合改正数质量控制方法开展研究并提出异常识别与控制算法.该算法根据综合改正数特点,利用经过频间和二阶历元间差分后的综合改正数组合值采用中位数法进行异常识别与定位,并对使用该异常值的卫星采用模糊度重新初始化、降权或剔除方法进行控制处理,以减少异常值对结果的影响.以平均边长为26 km的部分香港连续运行参考站(CORS)组成的参考网以及科廷大学提供的零基线数据对该方法验证,结果表明:对30s采样间隔的数据该方法能够有效探测出差分组合值中大部分1周以上的较大异常和部分1周以内的异常,有效控制部分异常值对定位结果的影响.

铁路场景下的GPS/Galileo/BDS-2/BDS-3观测数据质量的对比分析

针对铁路场景下全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)观测环境较为复杂的问题,利用国际开源软件Anubis,分别基于卫星可见性、数据完整率、多路径效应和周跳比等指标有效评估了铁路沿线8个GNSS站观测数据质量,并通过单北斗二号(Beidou-2,BDS-2)和北斗二/三号(Beidou-2/3,BDS-2/3)卫星系统,研究了该4种类型指标对非组合精密单点定位解算精度的影响。结果表明:①BDS和全球定位系统(global positioning system,GPS)的卫星可见数和数据完整率最高,Galileo卫星系统最低,其卫星可见数和数据完整率平均分别约为8.0颗和83.59%;在多路径效应方面,Galileo卫星系统的E5频点和BDS卫星系统的B3频点上的多路径均方根(root mean square,RMS)值最低,优于20 cm;在周跳比方面,Galileo卫星系统周跳最少,而BDS卫星系统周跳最为频繁;②通过分析卫星可见数、多路径效应、数据利用率和周跳比对铁路场景下GNSS定位性能的影响程度发现,周跳比和可视卫星数是影响定位精度的主要指标,其次是数据完整率。

多系统接收机的伪距测量精度对比分析

本文通过选取4个不同生产厂家的GNSS多频多系统接收机,将其分别安放在坐标已知的测站点上,进行了相同时长的静态观测实验,并对实验的结果进行了分析处理,通过对不同厂家的接收机观测到的13个频点[BDS(B1I,B1C,B2a,B3I);GPS(L1C,L2C,L5C,L2P);GALILEO(E1,E5a,E5b);GLONASS(L1CA,L2CA)]的伪距进行了三次差处理以及伪距二次多项式拟合,最后通过伪距单点定位进行了精度评价。实验的结果表明,BDS的伪距测量精度优于GPS,GALILEO,GLOANSS,其中GLOANSS伪距测量精度最低。