最新GPS测量原理及应用第九章GPS测量数据处理ppt课件.ppt

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1、GPS测量原理及应用第九章GPS测量数据处理GPS接收机采集的是接收天线至卫星的距离和卫星星历等数据，而不是常规测量技术所测得的地面点的相对关系量（如边长、角度、高差等）。因而，要得到有实用意义的测量定位成果，需要通过一系列的处理。GPS数据处理与常规测量数据处理相比具有以下显著特点：1、数据量大。若采样间隔为15s，则一台接收机连续观测1h将有240组观测值，每组观测值中有若干颗（>4）卫星的伪距、载波相位观测值等，再加上星历数据、气象数据等，则几台接收机同步观测1h后将有上万甚至更多个数据。9.1数据处理基础一、基本步骤GPS测量数据处理可分为观测值的粗加

2、工、预处理、基线向量解算（相对定位处理）和GPS基线向量网与地面网数据的联合处理等基本步骤。GPS数据处理基本流程数据采集粗加工预处理基线解算GPS网与地面网的联合处理，高程问题的解决数据库管理系统实时定位数据库二、粗加工GPS接收机采集的数据多数记载在接收机内存模块上。如Trimble4000SST接收机的内存容量是1Mb，可以存储连续14h的观测数据。随着硬件市场的快速发展，接收机的内存容量也越来越大，128M、512M等的内存含量也较多。粗加工的第一项工作是进行数据传输，即从观测数据载体将数据传输至计算机。数据传输的同时进行数据分流，将各类数据归放入不同

3、的文件。数据传输和分流未作任何实质性的加工处理，只是存贮介质的变换。1.数据的传输和分流观测数据记录于接收机的内存模块，经数据传输后生成四个数据文件。（1）观测值文件这是容量最大的文件。内含观测历元、C/A码伪距、载波相位、积分多普勒计数、信噪比等。（2）星历参数文件。包括所有被测卫星的轨道位置信息，据此可以计算出任一瞬间的卫星在轨位置。（3）电离层参数和UTC参数文件。电离层参数可用于改正观测值的电离层影响，UTC参数则用于将GPS时间修正成UTC时间。（4）测站信息文件。其中包含测站的基本信息和在本测站上的观测情况。如：测站名，测站号，测站的概略坐标，接收

4、机号，天线号，天线高，观测的起止时间，记录的数据量，初步定位结果。2.数据解码经数据分流后生成的四个文件中，除测站信息文件之外，其余均为二进制数据文件。为便于分析研究，更重要的是为数据文件标准化准备，必须将它们解译成能直接识别的、精简的文件。三、预处理数据预处理的目的在于：1、对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差，删除无效无用的数据2、统一数据文件格式，将各类接收机的数据文件加工成彼此兼容的标准化文件。3、GPS卫星轨道方程的标准化，一般用一多项式拟合观测时段内的星历数据4、诊断整周跳变，发现并恢复周跳，使观测值复原5、对观测值进行各种模型改正，常见的是大气折射模

5、型改正。1.GPS卫星轨道方程的标准化（1）轨道方程标准化的必要性A星历来源不同，其数据格式以及相应的计算位置和速度的公式也不同。B后续数据处理中要多次涉及卫星位置的计算。CGPS广播星历每小时更新一次，即每小时有一组独立的星历参数。D各种轨道方程表达式和卫星位置的计算过程都需要用不同的语句实现，这要占用较多的内存。（2）多项式拟合GPS卫星轨道方程通常采用时间为变元的多项式作为GPS卫星位置标准化表达式的最优选择，它基本上满足前面提出的各项要求。2、时钟多项式的拟合和标准化当星钟改正数来自广播星历时，若观测时段跨整点，则也会有两组或多组星钟改正数，这就要求我

6、们提供整个观测时段内连续、唯一且充分平滑的时钟改正多项式。对星钟进行时间改正有两个目的：1、确定真正的信号发射时间以便计算该时刻的卫星轨道位置2、将各站对卫星的时间基准统一起来以估算它们之间的相对钟差。星钟多项式拟合3、观测值文件的标准化不同接收机有不同的数据记录格式，在轨道方程标准化后，只要再对观测值文件标准化，就可同时输入主处理程序进行平差计算。观测文件标准化应有以下内容：（1）记录格式标准化（2）记录类型标准化（3）记录项目标准化（4）采样密度标准化（5）数据单位标准化7.2基线向量的解算一、基线解算的内涵定义：利用多个测站的GPS同步观测数据，获得这些

7、测站之间坐标差的过程。观测值：主要观测值：载波相位观测值（原始观测值（非差观测值）或差分观测值（单差、双差或三差））辅助观测值：伪距观测值，多普勒观测值其它数据测站信息（仪器类型，天线类型，天线高信息等）星历（精密星历或广播星历）气象数据（温度，湿度，气压；或干温，湿温，气压；倾斜的对流层水汽含量）结果基线向量（X,Y,Z）/坐标（X,Y,Z）参数的标准差、方差协方差阵、相关矩阵；观测值的中误差（均方根误差RMS）、二、基线解算的基本原理GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量。GPS基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规

8、测量中的基线只有长度属性，而GPS基线