GPS测量数据处理课件.ppt

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1、第九章GPS测量数据处理GPS测量原理及应用9.1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4颗以上卫星的观测数据以及地面气象观测数据等。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。GPS测量原理及应用9.1.1数据传输数据传输是用专用电缆将接收机与计算机连接，并在后

2、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：①载波相位和伪距观测值文件②星历参数文件③电离层参数、UTC参数文件④测站信息文件经数据分流后生成的四个数据文件中，除测站文件外，其余均为二进制数据文件。为下一步预处理的方便，必须将它们解译成直接识别的文件，必须将数据文件标准化。GPS测量原理及应用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；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。1

3、、GPS卫星轨道方程的标准化（1/2）GPS卫星轨道方程标准化一般采用以时间为变量的多项式进行拟合处理。将已知的多组不同历元的星历参数所对应的卫星位置Pi(t)表达为时间t的多项式形式：GPS测量原理及应用(9-1)(9-2)式中Ti是对应于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。GPS卫星轨道方程的标准化（2/2）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：GPS测量原理及应用+2、卫星钟差的标准

4、化(9-3)式中a0,a1,a2为星钟参数，t0为星钟参数的参考历元。由多个参考历元的卫星钟差，通过最小二乘法原理求定多项式系数ai，再由(9-3)式计算任一时刻的钟差。因为GPS时间定义区间为一个星期，即604800秒，故当t-t0>302400(t0属于下一GPS周)时t应减去604800，t-t0<-302400(t0属于上一GPS周)时t应加上604800。来自广播星历的卫星钟差具有多个数值，需要通过多项式拟合求得唯一的，平滑的钟差改正多项式。钟差的多项式形式为：GPS测量原理及应用3、观测值文件的标准化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

5、，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：①　记录格式标准化。②　记录项目标准化。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。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。GPS测量原理及应用9.1.3基线向量的解算及网平差观测值残差分析基线长度的精度基线向量环闭合差的计算及检核GPS测量原理及应用9.2GPS基线向量的解算1、方程式的组成（

6、1/6）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。本节将重点讨论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（5-51）式引用即：9.2.1双差观测值模型GPS测量原理及应用令：当两站同步观测的卫星数为nj时，误差方程组如下：(5-53)方程式的组成（2/6）误差方程式的形式为:GPS测量原理及应用方程式的组成（3/6）式中：GPS测量原理及应用方程式的组成（4/6）GPS测量原理及应用9.2.2法方程的组成及解算式中：如果在基线两端对同一组卫星观测

7、的历元数为nt，相应的误差方程式组为：GPS测量原理及应用P为双差观测量权矩阵。式中：相应的法方程式为：N△X+U=0(5-55)GPS测量原理及应用权的确定(1/8)如果同一历元，还同步观测了另一颗卫星Sk，则同理可得：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。1）单差观测量的相关性由单差的定义可知：观测站T1、T2，与历元t同步观测卫星Sj的观测量之差为：GPS测量原理及应用权的确定(2/8)式中各量表示为：由矩阵表示为：GPS测量原理及应用权的确定(3/8)由于E(t):单位矩阵