基于TEQC软件的GPS数据质量检查分析

陈军红，易学锋，陈巍然

(1.新疆工程学院采矿工程系，乌鲁木齐830091;2.长安大学地质工程与测绘学院，西安710064)

基于TEQC软件的GPS数据质量检查分析

陈军红1，2，易学锋1，陈巍然2

(1.新疆工程学院采矿工程系，乌鲁木齐830091;2.长安大学地质工程与测绘学院，西安710064)

主要论述利用TEQC软件对GPS数据进行数据质量检查分析的方法.在分析影响GPS观测数据质量的误差来源的基础上，通过TEQC数据质量检测软件，研究了可以反映出GPS数据的电离层延迟、多路径影响、接收机周跳、卫星信号信噪比等信息，并实现了可视化.

GPS数据;数据误差;TEQC软件;质量检测

由于GPS测量有传统测量不可取代的优点，GPS测量在工程测量中的地位日益重要［1］.但是由于客观上的原因，作业单位无法获得连续运行基准站的观测数据，不能及时进行观测点位的数据处理，对点位精度和控制网的整体精度不能做出分析和最终的评定［2］.为了确保GPS数据野外观测质量，本文主要论述利用TEQC软件对GPS数据进行数据质量检查分析的方法.在分析影响GPS观测数据质量误差来源的基础上，通过TEQC数据质量检测软件，研究了可以反映出GPS数据的电离层延迟、多路径影响、接收机周跳、卫星信号信噪比等信息并实现了可视化.

1 GPS定位测量误差来源

GPS定位测量误差来源主要有三个方面:与GPS卫星有关的误差，与信号传播有关的误差和与接收设备有关的误差.其中GPS数据的电离层延迟［3］:式中:Ne为电子密度(电子数 /m3);f为信号的频率(Hz);C为真空中的光速;s'为信号的传播路径.

多路径影响［4］:

式中:H为天线离地面的高度;Z为信号反射角.

接收机周跳、卫星信号信噪比是主要因素.对于上述CPS测量时所带来的误差，野外作业小组无法避免，也无法得知其对定位精度影响到底有多大，只有通过一定的方法和后续的基线解算来加以分析与判断.

2 GPS数据处理及分析

2.1 GPS站点信息

本文采用的是bjfs台站的2009年283天的数据:bjfs2 830.09o，bjfs2 830.09n.其中:①接收机类型: ASHTECH Z－XII3，天线类型:ASH700936B_M.GPS天线几何中心在空间直角坐标系中的概略坐标(X，Y，Z)为(－2 148 773.798 1，4 426 637.125 9，4 044 658.998 5)(m)，在大地坐标系中的概略坐标(B，L，H)为(39.608 570 deg，115.892 818 deg，96.535 8 m).②接收机采样的时间间隔为30秒，卫星高度角的限值为10°，观测时间段长度为24 h，观测值总数为30 521个.其中高度角大于10°的有24 138个，高度角大于10°但由于其他误差超限而被删除的观测值有527个，数据可利用率为98%.③载波在L1上的多路径误差均值为0.376 941 m，在L2上的均值为0.396 834 m.平均移动点数为50个，最大的电离层延迟率为400.00 cm/min，L1的期望多路径平均值为50.00 cm，L2的期望多路径平均值65.00 cm.

2.2 GPS数据处理与分析

(1)观测值总数为30 521个，其中高度角大于10°的有24 138个，高度角大于10°但由于其他误差超限而被删除的观测值有527个，数据可利用率为98%.说明观测数据质量较好，满足要求.

(2)载波在L1上的多路径误差均值MP1为0.376 941 m，平均卫星高度角为40.02 deg;在L2上的均值MP2为0.396 834 m，平均卫星高度角为39.96 deg，说明接收机噪声小且受多路径误差影响较小.

(3)由电离层变化引起的高度角大于10°的周跳值为5，且总周跳数为5，说明周跳主要是由电离层变化引起的;观测数据和周跳的比值为4 722，说明观测数据受观测条件的影响甚微，数据连续性较好.

从图1可看出，第6颗卫星的电离层延迟变化率为－0.4～0.3之间，在第700个历元处有一个“I”标记，说明在此处相位观测值发生电离层延迟跳变;第3颗卫星的电离层延迟率为－0.1～0.1之间，变化幅度相当小.

从图2可以看出，第6颗卫星的电离层延迟误差为－8～2 m之间，变化幅度很大，在第700个历元处探测到发生周跳，故在数据处理时可剔除第6颗卫星在该观测时段的数据.第3颗卫星的电离层延迟误差为0～3 m之间，变化幅度较小，明显优于第6颗卫星.

从图3可以看出，第6颗卫星在L1上的多路径误差MP1的变化范围为－120～190 cm，变化幅度较大，说明该卫星受多路径影响显著，在数据处理时应予以剔除.

从图4可以看出，第6、9颗卫星在L2上的多路径误差MP2的变化范围分别为 －220～210 cm、－280～160 cm，变化幅度较大，说明该两颗卫星受多路径影响显著，在数据处理时应予以剔除.

图3 观测数据各颗卫星L1载波伪距的多路径影响

图4 观测数据各颗卫星的L2载波伪距的多路径影响

从图5可以看出，各颗卫星在L1载波的信噪比变化范围为8.0～9.0之间，说明各颗卫星的信号强度很好，数据观测质量很高.

从图6可以看出，各颗卫星在L2载波的信噪比变化范围为4.0～8.0之间，说明各颗卫星的信号强度较好，数据观测质量较高.

图5 观测数据各颗卫星的L1载波的信噪比

图6 观测数据各颗卫星的L2载波的信噪比

3 结语

我们分析了影响GPS观测数据质量的误差来源，利用TEQC软件有针对地对bjfs台站所采集的GPS数据进行了电离层延迟、多路径、周跳和信噪比等方面误差分析，结果表明:bjfs台站所采集的GPS数据误差主要来源于多路径影响，整体上数据质量较高，可以进行下一步的GPS观测网基线向量解算工作.

［1］ 项鑫，刘红旗.全球卫星导航系统的发展现状［J］.科技信息，2009(1):66－67.

［2］ 谢世杰，刘豪杰.GPS误差分析［J］.测绘工程，1999(3):10－15.

［3］ 徐绍铨，张华海.GPS测量原理及应用［M］.武汉:武汉大学出版社，2006.

［4］ 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理［M］.武汉:武汉大学出版社，2010.

［5］ 王惠南.GPS原理与应用［M］.北京:科学出版社，2007.

［责任编辑 王新奇］

On the Data Quality Check of GPS Based on Software TEQC

CHEN Jun－hong1，2，YIXue－feng1，CHENWei－ran2

(1.Department of Mining Engineering，Xinjiang Engineering College，Urumqi830091，China; 2.College of Geological Engineering and Survey，Chang'an University，Xi'an 710064，China)

This papermainly discusses themethod of data quality check of GPSbased on Software TEQC.Based on the analysis of the data error source of GPS，with the use of TEQC，the I－onospheric Delay，Multipath Effects，Receiver Cycle Slip，Satellite Signal Noise Ratio，which influence GPS data，are studied.Visualization is also realized.

GPS date;data error;TEQC Software;quality assessment

1008－5564(2015)01－0073－03

P413

A

2014－10－12

陈军红(1984—)，男，陕西西安人，新疆工程学院采矿工程系教师，主要从事大地测量学与测量工程研究.