GPS基线解算精度分析

GPS基线解算精度分析

摘要：本文主要通过是建立在实验的上分析影响不同长度基线解算精度的因素。在熟悉tgo这款软件的同时进行实验分析影响基线解算精度的因素，进而掌握gps基线解算是的一些简单技巧。

关键词：基线tgo精度rms

中图分类号：u655.55+2 文献标识码：a文章编号：

作者简介：黄纪晨（1985－），男，硕士研究生，毕业于河海大学，先在新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院任职，主要从事星导航与定位和精密工程测量等方面的研究工作

gps定位技术在测量中的应用日益深入广泛，随着该技术的不断发展，对

gps测量精度的要求越来越高。对于gps控制网而言，提高基线解算精度是提

高gps网点精度的基础。

本文使用trimble提供的tgo进行解算，对不同长度基线的解算精度做简单的对比介绍。根据tgo的特点主要从卫星高度角设置、对流层模型选择、电离层改正进行实验对比。本文所采用的数据是来自三个不同的控制网的具有典型长度的基线，同样选择了trimble 5700接收机所测数据。

选择的基线长度不同的六条基线，为了对比方便设置基准为：bern是高精度的基线解算软件，其的解算结果作为参考假设为

GPS基线解算的优化及平差的方法技巧

GPS数据处理 GPS基线解算的优化及平差的方法技巧 摘要:对影响GPS基线解算质量的主要因素进行分析和研究，结合实例阐明基于南方GPS后处理软件的GPS基线解算的优化技术和方法。以及对GPS 解算数据平差处理的方法与技巧。 关键词:GPS基线解算;固定解;浮动解;残差曲线;优化，数据传输、数据分流、观测数据的平滑、滤波、平差计算、同步环、异步环、重复基线。GPS接收机采集记录的是GPS接收机天线至卫星的伪距、载波相位和卫星星历等数据。GPS数据处理就是从原始观测值出发得到最终的测量定位成果，其数据处理过程大致可划分为数据传输、格式转换(可选)、基线解算和网平差以及GPS网与地面网联合平差等四个阶段。 181

GPS测量数据处理的流程如图所示。 GPS测量数据处理流程 一、引言 根据GPS外业观测和基线数据处理的实际情况，即使通过选取恰当的点位来保证良好的观测条件，进行星历预报来保证观测到的卫星数目及星座的图形强度，但在实际的基线解算过程中，时常会遇到基线只有浮动解而无固定解。在此情况下，对基线解算进行优化处理后通常能够得到固定解，从而提高基线质量，避免或减少返工重测现象。 二、影响GPS基线解算结果的几个因素及其对策 182

影响GPS基线解算质量的因素较多也较为复杂，如卫星的周跳、星历误差、对流层及电离层影响、多路径误差、无线电干扰、不明因素影响及起算点误差过大等都会影响基线解算。 应对措施 1基线起点坐标不准确的应对方法 要解决基线起点坐标不准确的问题，可以在进行基线解算时，使用坐标准确度较高的点作为基线解算的起点，较为准确的起点坐标可以通过进行较长时间的单点定位或通过与WGS-84坐标较准确的点联测得到；也可以采用在进行整网的基线解算时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后，再在GPS网平差处理时，引入系统参数的方法加以解决。 2卫星观测时间短的应对方法 卫星整周模糊度难以确定的影响。由于个别或少数卫星观测时间太短，而导致这些卫星的整周模糊度难以准确确定。对于参与解算的卫星，其整周模糊度不能确定，必将对这一组同步观测的基线解算带来影响。 对于卫星观测时间过短，是非常容易识别的，因观测时间短，则观测记录的数据量就会小。解算基线时观察卫星相位跟踪图，能直观地看到观测到的各颗卫星的出、没时间。当基线无固定解时，在基线报告中可以看到各颗卫星的整周模糊度及其误差。若某颗卫星的观测时间太短，则可以删除该卫星的观测数据，不让它们参加基线解算，这样可以保证基线解算结果的质量。 183

超短基线操作说明书

ScoutPro USBL操作手册 Version-0001 一、定位系统的主要构成设备 一套Scout Pro USBL软件（Version 2.02.00）带一个Key； 一台8020 NCU导航控制器； 一个8024发射接收机（内置姿态传感器和磁罗盘）； 一根30米通讯、电源电缆； 一个RS-485-232的转换盒； 1个WSM耐压1000米全向信标； 姿态及艏向参考传感器； 若干串行通讯电缆； 其他的工具及其附属设备 二、系统的主要技术指标 该系统为英国Sonardyne公司生产的跟踪距离为1000米的近岸带声学定位跟踪系统，该系统在使用系统自带的姿态和罗盘的时候定位精度为2.75%，当使用外部高精度姿态传感器和电罗经的时候可以达到0.5%的定位精度，系统的定位数据的更新速率为1Hz，系统可以输出多种数据格式给外部的导航系统和数据采集系统，系统具有自我检测、信号分析、噪声分析、动态校准等诸多功能，是一套非常优秀的水下定位系统，根据不同的工作性质该系统能够胜任ROV跟踪、拖鱼跟踪、水下建筑物跟踪、水下潜水员跟踪等等。 三、软件安装 首先在一台全英文操作系统（XP）下安装如下的软件： Scout Pro USBL V2.02.00 CASIUS V5.01.8 Radian Tool V 1.04.0.5 WSM Utilities信标设置软件 按照系统的提示在安装完所有的软件以后，就可以把系统随机带的黄色的USB的软件狗插入到计算机的USB接口中，然后双击USBL启动系统软件。 系统硬件连接图：

四、软件运行及系统设置 双击桌面上的USBL图标启动软件： 软件启动后，点击edit菜单中的IO Ports…，进入系统的接口设置：

GPS基线向量解算及平差处理技巧

基线向量解算及平差软件 特点与问题 一、基本方法： 1、基线清理 数据量大的时候，基线解算比较耗时。GPS观测接收机数量较多时，会因为自然同步产生许多长基线，即许多相距较远的点连接而成的基线。这些长基线往往同步观测时间不长，属于不必要的基线，对于控制网质量也无多大益处，所以为了节省计算时间，应在基线解算前将其清理删除。删除时可在图上选择，也可以在基线表中根据距离选择删除。 2、处理超限闭合环 基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环），对于闭合差大的环，应该进行处理。一般按相对精度≤1／20000估算，相对闭合差应小于50ppm。所以大于50ppm的环应进行处理。闭合环超限处理是一项繁琐、耗时的工作，也是GPS控制网数据处理的主要内容，主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭合差，所以处理需要反复进行。作为一般的原则，首先处理相对闭合差较大的环，然后处理环闭合差较小的环。 （2）、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限闭合环（J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、…,（J012，J020，J015）就涉及到共同基线J012→J015，这条基线有问题的可能性就较大。 （3）、处理时首先分析可能有问题的基线是否必要，如果是连接两个不相邻的点，并且涉及到环甚多，则可以直接将其删除。井研算例网形复杂回路众多，一般可直接删除不合格基线。 （4）、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除（删除后影响图形结构，减少了重要环路），应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。方法是在网图上选中重解基线，重新设置高度角，历元间隔、参考星等设置，点击“基线解算”→“解算选择基线”。 （5）、基线解算的精度指标rms和ratio是基线解算质量的参考指标，前者是中误差，后者是方差比(ratio=rms max/rms min),rms越小，表明基线解算质量越高，ratio越大，表明整周未知数解算越可靠，所以重解基线，要关注这两项指标，但是这两项指标只作参考，最重要的指标还是闭合差。 （6）、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差超限环中的基线，分别与周边的基线组成闭合环，检查其闭合差。如果仅涉及到其中一条基线的环闭合差超限，则可以将这条基线删除。 （7）、检查环闭合差时，可能会出现两个相同顶点的环，闭合差一个超限，一个不超限。这是因为某一条基线存在重复基线。这时可以删除超限环中的重复基线。 3、三维基线自由网平差 （1）、三维基线自由网平差目的是检查观测值质量，及获取高程拟合所需大地高平差值。GPS坐标是WGS84系统，GPS工程控制网需要转换到当地坐标系统，所以都是在高斯平面上进行平差。平差中未知参数除了坐标改正数外，还设

第六章GPS基线解算

第六章 GPS 基线解算 第1节 G PS 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，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS 基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS 基线向量是GPS 同步观测的直接结果，也是进行GPS 网平差，获取最终点位的观测值。 一、 观测值 基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。双差观测值可以表示为下面的形式： n m f f trop ion f f N dd dd dd v dd ,)()()()(?+++=+λρρρφ 其中： (...)dd 为双差分算子（在测站i ，j 和卫星m ，n 间求差）； )(f dd φ为频率f 的双差载波相位观测值； f v 为频率f 的双差载波相位观测值的残差（改正数）； ρ为观测历元t 时的站星距离； ion ρ为电离层延迟； trop ρ为对流层延迟； f λ为频率f 的载波相位的波长； n m f N ,为整周未知数。 若在某一历元中，对k 颗卫星数进行了同步观测，则可以得到k -1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为l 则整周未知数的数量为l -1。 在进行基线解算时，ion ρ和trop ρ一般并不作为未知参数，而是通过某些方法将它们消除1。因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数1 ,3C X ，数量为32；另一 1 如用模型改正或双频改正。 2 在基线解算时将基线的一个端点的坐标作为已知值固定，解求另一个点。固定的点称为起点，待求的点

高精度超短基线在水下定位中的应用

高精度超短基线在水下定位中的应用高精度超短基线定位系统在水下定位中的应用 1 2张粤宁刘鹏 (1.武汉长江航道救助打捞局，武汉430014;2.上海地海仪器有限公司，上海200233) 摘要:声学定位系统(Acoustic Positioning System)的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查和水下施工中起着重要作用。本文以某品牌超短基线定位系统为例，就超短基线 hort BaseLine)声学定位系统的原理、应用范围等几个方面展开讨论，同时介绍(Ultra S 了高精度超短基线工程中的实际应用，对使用过程中影响定位性能的主要因素进行了简单分析。 关键词: 超短基线水下定位 1 概述 20世纪90年代以来，世界先进国家的海洋调查技术手段逐步成熟与完善，其中超短基 线(简称USBL)水下设备大地定位技术也获得了长足的发展。高精度水下定位系统具有 广泛的用途，在海洋探测研究、海洋工程、水下建筑物施工、潜水员水下作业、水下考 古、海洋国防建设等方面，都离不开水下定位系统为其提供高精度、高质量的定位资料， 因此高精度水下定位技术对维护国家领土权益和国民经济建设都具有重要意义。

1(1关于水下声学定位系统 20世纪50,60 年代，在国际上，随着光、声、磁等技术的不断发展，在大力开发海洋自然资源和海洋工程的进程中，水下探测技术得到了较大发展，相继开发了一系列先进的、高效能的水下探测设备:在各种水下检测的光、声、磁技术中，由于水下光波衰减很快，即使是波长最长、传播最远的红外光波在水中传播到了几米以后也衰减完了，而声波和电磁波在水中有良好的传播性，因而，声呐、磁探和超短基线成为水下检测的有效方法。 声学定位系统最初是在19世纪60年代的时候被开发出来用于支持水下调查研究。从那时起，这类系统便在为拖体，ROV等水下目标的定位中成为了重要角色。声学定位系统能够在有限的区域内提供非常高的位置可重复精度，甚至在远离海岸。对大多数用户来说，可重复性精度要比绝对精度重要。 在声学定位系统中，有3种主要的技术:长基线定位(LBL)，短基线定位(SBL)，和超短基线定位(SSBL/USBL)，有些现代的定位系统能组合使用以上技术。 长基线(LBL):长基线定位能在宽广的区域内提供高精度的位置，它需要至少3个应答器组 成的阵列部署在海底上的已知点上，水面舰只安装一个换能器。换能器测量出到水底应答器的斜距，从而计算出自身的坐标位置。

基线解算

GPS 基线解算阶段的关键问题
黄 勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控 制指标，详细分析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了 判别这些因素方法， 并对如何消除这些因素的影响提出了相应的 处理措施。

GPS 基线解算阶段的关键问题
GPS 基线解算阶段的关键问题
黄 勇
【摘要】：本文简述了在 GPS 静态定位测量中基线解算的质量控制指标，详细分 析了影响 GPS 基线解算结果的主要因素，给出了判别这些因素方法，并对如何消 除这些因素的影响提出了相应的处理措施。 【关键词】：GPS 基线解算 质量控制 因素 措施
GPS 静 态 定 位 在 测 量 中 主 要 用 于 测 定 各 种 用 途 的 控 制 点 。 其 中 较 为 常 见 的 方 面 是 利 用 GPS 建 立 各 种 类 型 和 等 级 的 控 制 网 ，在 这 些 方 面 GPS 技 术 已 基 本 上 取 代 了 常 规 的 测 量 方 法 ，成 为 了 主 要 手 段 。 较 之 于 常 规 方 法 ， GPS 在 布 设 控 制 网 方 面 具 有 测量精度高；选点灵活、不需要造标、费用低；全天侯作业； 观测时间短；操作简便等优点。 基 线 解 算 是 GPS 网 观 测 数 据 处 理 过 程 的 重 要 环 节 ，基 线 解 算 质 量 的 好 坏 直 接 关 系 到 各 条 基 线 的 观 测 精 度 ，从 而 影 响 整 个 控 制 网 的 精 度 。因 此 基 线 解 算 质 量 控 制 以 及 基 线 解 算 过 程 中 数 据 的 处 理 方 法 是 整 个 控 制 网 数 据 处 理 的 关 键 点 。结 合 GPS 定 位 原 理 和 实 际 经 验 对 于 GPS 基 线 解 算 阶 段 需 要 解 决 的 一 些 关 键 问 题作以下论述。
1

静态基线解算

GPS静态基线解算原理

2011年5月

目录 1 RINEX文件命名与类型............................... - 1 - 1.1 观测文件格式.................................... - 1 - 1.2 导航电文文件格式................................ - 4 - 2 GPS卫星位置的计算................................. - 7 - 2.1 计算归化时间tk.................................. - 7 - 2.2 对平均运动角速度进行改正........................ - 8 - 2. 3 观测时刻卫星平近点角Mk的计算................... - 8 - 2. 4 计算偏近点角Ek.................................. - 8 - 2. 5 真近点角Vk的计算............................... - 8 - 2. 6 升交距角Φk的计算.............................. - 8 - 2. 7 摄动改正项δu，δr，δi的计算.................. - 8 - 2.8 计算经过摄动改正的升交距角uk、卫星矢径rk和轨道倾角ik ..................................................... - 9 - 2.9 计算卫星在轨道平面坐标系的坐标.................. - 9 - 2.10 观测时刻升交点经度Ωk的计算.................... - 9 - 2.11 计算卫星在地心固定坐标系中的直角坐标............ - 9 - 3 GPS静态基线解算 .................................. - 9 - 3.1 载波相位测量原理................................ - 9 - 3.2 载波相位测量的观测方程......................... - 10 - 3.3 观测值的组合................................... - 11 - 3. 4 在接收机和卫星间二次差......................... - 11 - 3. 5 观测方程的线性化............................... - 12 -

几种网络RTK技术实现的比较【转】

几种网络RTK技术实现的比较【转】 CORS系统现在在国内火的厉害,因为以前一直以为他与RTK差不了太多,所以没有留意过相关的文章与技术.最近发现我对RTK的原理一直有偏差,近而想到需要进一步了解一下CORS系统.最近一两日,查看了一些相关的文献和资料,也算对CORS系统的基本理论,不同的实现方法有了一个大概的了解. 以下是我个人关于这两个学习的一个小结: 由于传统的RTK技术需要有测区附的控制点的点位数据.针对当前项目需要架设基准站.以及考虑到初使化时间,改正模型等各方面的因素,CORS系统的建立对于大中城市的基础测绘来说是实用且经济的. 连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。 CORS系统的理论源于上世纪八十年代中期，加拿大提出的 “ 主动控制系统(Active Control System)”.该理论认为,GPS主要误差源来自于卫星星历.D .E .Wells等人提出利用一批永久性参考站点,为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度. 之后基准站点(fiducial points)的概念的提出,使这一理论的实用化推进了许多.它的主要理论基础即在同一批测量的GPS点中选出一些点位可靠，对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区内其它基线观测值的精密解算。当时实时GPS测量技术尚处于可行性讨论阶段，基准站点概念主要不是为了解决实时GPS测量的，而是为了提高静态基线的解算精度。 1995年瑞典与丹麦之间奥雷桑特海峡跨海工程中leica提出的台站网设计思想得到了工程方的认可.从而使台站网测量技术首次得到应用. 随后德国两位博士发表了关于虚拟参考站网的论文和案例，瑞士徕卡公司的研究人员在这些成果的基础上也提出了主辅站技术，并受国际组织的委托着手主持制定有关台站网的国际标准。 目前应用较广的台站网技术有VRS,FKP和LEICA的MAC技术.其各自的数学模型和定位方法有一定的差异,但在基准站架设和改正模型的建立方面基本原理我个人猜测是相同的(相关资料看的还是太少). 实现方法 下面我分别介绍一下三种方面的基本原理和优缺点.由于仅仅阅读的文献较少.我仅说明一下,我对该方法的理解而不详细展开,具体的数学模型请TX们查找相关文献.对于类似我这等门外汉,而且不需要深入了解其具体实现方案的TX,我会在文后列出几篇相关文献以供大家参考. 首先向大家介绍一下VRS. 与常规RTK不同，VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时，移动用户在工作前，先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正 GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了 RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。 其实VRS技术就是利用各基准站的座标和实时观测数据解算该区域实时误差模型,然后对用一定的数学模型和流动站概略坐标,模拟出一个临近流动站的虚拟参考站的观测数据,然后建立观测方程解算,虚拟参考站到流动站间这一超短基线.虚拟参考站极有可能就是运用的概略坐标,这样的话,由于单点定位的精度,

GPS基线解算精度分析

GPS基线解算精度分析 摘要：本文主要通过是建立在实验的上分析影响不同长度基线解算精度的因素。在熟悉TGO这款软件的同时进行实验分析影响基线解算精度的因素，进而掌握GPS基线解算是的一些简单技巧。 关键词：基线TGO精度RMS 作者简介：黄纪晨（1985－），男，硕士研究生，毕业于河海大学，先在新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院任职，主要从事星导航与定位和精密工程测量等方面的研究工作 GPS定位技术在测量中的应用日益深入广泛，随着该技术的不断发展，对GPS测量精度的要求越来越高。对于GPS控制网而言，提高基线解算精度是提 高GPS网点精度的基础。 本文使用Trimble提供的TGO进行解算，对不同长度基线的解算精度做简单的对比介绍。根据TGO的特点主要从卫星高度角设置、对流层模型选择、电离层改正进行实验对比。本文所采用的数据是来自三个不同的控制网的具有典型长度的基线，同样选择了Trimble 5700接收机所测数据。 选择的基线长度不同的六条基线，为了对比方便设置基准为： Bern是高精度的基线解算软件，其的解算结果作为参考假设为真值，实验数据以对比RMS为主，同时注意水平精度和垂直精度，以及ΔL，ΔL是TGO 的基线解算结果和Bern解算结果之差的绝对值。 1、卫星高度角的设置 增加卫星高度角是为了剔除一些观测质量不佳的数据，比如高大建筑物遮挡造成的不佳。从信号质量来讲，增加高度角都会剔除一些质量不佳的数据。 实验分为Trimble默认的13和30度数下的解算精度进行对比。其中使用L1频率固定解算，对流层改正模型使用Saastamoine模型，电离层设置为对于10Km 以上的基线加入电离层改正。

gps 基本原理及基线解算

城市GPS控制网施测质量控制措施探讨 【摘要】本文作者在深入研究全球定位系统（GPS）静态定位原理的基础上，结合多年生产实践经验，就城市GPS控制网的布网原则、等级划分、作业方法及成果整理要求进行了探讨。通过全面质量控制以确保城市GPS控制网测量成果符合现行测量规范的要求。 【关键词】GPS 基线向量约束平差 全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。如何对城市GPS控制网施测进行有效的质量监控，将会直接影响到成果的测量精度。为此，笔者结合多年的生产实践经验，就如何有效保证城市GPS控制网测量精度制定了一套质量控制措施，以供城市测量GPS用户参考。 一、技术标准 ※中华人民共和国国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001 ※中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》CJJ 73-97 ※中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》CH 8016-95 ※中华人民共和国测绘行业标准《测绘产品检查验收规定》CH 1002-95 二、专业技术设计 （一）等级划分 根据《全球定位系统（GPS）测量规范》和《全球定位系统城市测量技术规程》中规定的城市各级GPS 控制网相邻点间平均距离，要求在城市GPS控制网布设时，其相邻点间平均距离应符合表1要求。同时，允许相邻点的最小距离可为平均距离的1/3~1/2，最大距离可为平均距离的2~3倍。考虑到南方地区丘陵、山地地形复杂，因此，在南方地区布设C级GPS控制网时，其平均边长限制可根据实际情况适当放宽到20~25公里，同时规定边长超过25公里的同步环应增测一个时段，以确保GPS测量数据的质量。 城市各级GPS控制网平均边长表1（单位：km） （二）精度设计 根据GPS控制网相邻点间基线长度精度计算公式： 式中：σ为标准差，单位mm； d为相邻点间距离，单位mm。 计算得到各级GPS控制网最弱边相对中误差限差，同时规定了观测相应等级GPS控制网时所选GPS 接收机标称精度不应低于表2的要求。布设一级、二级GPS控制网时，由于边长通常都较短，如用最弱边相对中误差来评定控制网精度则很难达到要求，因此，《全球定位系统城市测量技术规程》中规定了当边长小于200米时，则以其边长中误差应小于20毫米为限差要求。 城市各级GPS控制网最弱边相对中误差表2

高精度超短基线在水下定位中的应用

高精度超短基线定位系统在水下定位中的应用 张粤宁1 刘鹏2 （1.武汉长江航道救助打捞局，武汉430014；2.上海地海仪器有限公司，上海 200233） 摘要：声学定位系统（Acoustic Positioning System）的技术研究和应用开发在现代海洋科学调查和水下施工中起着重要作用。本文以某品牌超短基线定位系统为例，就超短基线（Ultra Short BaseLine）声学定位系统的原理、应用范围等几个方面展开讨论，同时介绍了高精度超短基线工程中的实际应用，对使用过程中影响定位性能的主要因素进行了简单分析。 关键词：超短基线水下定位 1概述 20世纪90年代以来，世界先进国家的海洋调查技术手段逐步成熟与完善，其中超短基线（简称USBL）水下设备大地定位技术也获得了长足的发展。高精度水下定位系统具有广泛的用途，在海洋探测研究、海洋工程、水下建筑物施工、潜水员水下作业、水下考古、海洋国防建设等方面，都离不开水下定位系统为其提供高精度、高质量的定位资料，因此高精度水下定位技术对维护国家领土权益和国民经济建设都具有重要意义。 1．1关于水下声学定位系统 20世纪50～60 年代，在国际上，随着光、声、磁等技术的不断发展，在大力开发海洋自然资源和海洋工程的进程中，水下探测技术得到了较大发展，相继开发了一系列先进的、高效能的水下探测设备：在各种水下检测的光、声、磁技术中，由于水下光波衰减很快，即使是波长最长、传播最远的红外光波在水中传播到了几米以后也衰减完了，而声波和电磁波在水中有良好的传播性，因而，声呐、磁探和超短基线成为水下检测的有效方法。 声学定位系统最初是在19世纪60年代的时候被开发出来用于支持水下调查研究。从那时起，这类系统便在为拖体，ROV等水下目标的定位中成为了重要角色。声学定位系统能够在有限的区域内提供非常高的位置可重复精度，甚至在远离海岸。对大多数用户来说，可重复性精度要比绝对精度重要。 在声学定位系统中，有3种主要的技术：长基线定位（LBL），短基线定位（SBL），和超短基线定位（SSBL/USBL），有些现代的定位系统能组合使用以上技术。 长基线（LBL）:长基线定位能在宽广的区域内提供高精度的位置，它需要至少3个应答器组成的阵列部署在海底上的已知点上，水面舰只安装一个换能器。换能器测量 出到水底应答器的斜距，从而计算出自身的坐标位置。

基线解算报告

1.参考站信息 点名：SD0 点号： 1 WGS84 X(m): -2541233.8339 WGS84 Y(m): 4868927.9810 WGS84 Z(m): 3232056.9475 WGS84 纬度030:38:40.12781N WGS84 经度117:33:40.87376E WGS84 椭球高(m): 22.8458 接收机类型：GeoMax Zenith 接收机型号： 1.0 接收机编号：GMZ203710032 天线类型：GMXZENITH NONE 天线型号： 天线高(m) 1.5890 量测至：天线座底部 2.移动站 点名：SH0 点号： 1 WGS84 X(m): -2541304.5512 WGS84 Y(m): 4869037.3641 WGS84 Z(m): 3231841.0571 WGS84 纬度030:38:31.94983N WGS84 经度117:33:41.32744E WGS84 椭球高(m): 24.3883 接收机类型：GeoMax Zenith 接收机型号： 1.0 接收机编号：GMZ203710033 天线类型：GMXZENITH NONE 天线型号： 天线高(m) 1.7420 量测至：天线座底部 3.解算控制参数 开始时间：2015/7/12 14:50:26 结束时间：2015/7/12 15:50:22 间隔：20 解算模式：Auto

Lc 解算距离[m]: 10000 粗差容忍系数： 3.5 Ratio 值限制: 1.8 高度截止角：15 对流层模型：Hopfield 轨道类型：广播星历单频基线解算长度限制[m]: 30000 4.卫星跟踪 5.基线解算结果 观测值DX(m) DY(m) DZ(m) 中误差 _DX(mm) 中误差 _DY(mm) 中误差_DZ(mm) RMS(mm) 三差_L1 -70.8158 109.3681 -215.8567 79.5 48.4 29.5 4.0 浮动_L1 -70.7138 109.3869 -215.8990 2.9 1.5 1.1 4.3 固定_L1 -70.7173 109.3831 -215.8904 0.3 0.4 0.2 4.4 6.整周模糊度 浮动解情况(L1) 系统卫星号Week Seconds 间隔浮动解标准差使用星数弃用历元RMS GPS 7 1853 24626 3120 16.0718 0.0117 152 4 0.0054 GPS 30 1853 24626 3420 8.0561 0.0145 166 6 0.0056 GPS 4 1853 24626 3580 3.9839 0.0046 178 2 0.0042 GPS 11 1853 24626 3580 0.9930 0.0030 180 0 0.0029 GPS 32 1853 24626 3580 -4.9976 0.0086 179 1 0.0047 GPS 28 1853 24666 3540 -1.9863 0.0091 178 0 0.0028 GPS 3 1853 24686 3520 -9.9593 0.0069 177 0 0.0041 GPS 17 1853 24686 3520 -12.9609 0.0185 177 0 0.0041 固定解情况(L1) 系统卫星号Week Seconds 间隔固定解Ratio 使用星数弃用历元RMS GPS 7 1853 24626 3120 16 99.0 153 3 0.0059 GPS 30 1853 24626 3420 8 99.0 161 11 0.0050 GPS 4 1853 24626 3580 4 99.0 177 3 0.0043 GPS 11 1853 24626 3580 1 99.0 180 0 0.0030 GPS 32 1853 24626 3580 -5 99.0 180 0 0.0048 GPS 28 1853 24666 3540 -2 99.0 178 0 0.0030

GPS操作流程及基线解算

第八章GPS操作流程和基线解算 第一节GPS系统组成 一、设备 GPS系统由空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分三部分组成，如图6.1所示。 1、空间卫星部分 （1）GPS卫星星座。设计星座：21—3，即 21颗正式的工作卫星加3颗活动的备用卫星。6 个轨道面，平均轨道高度20200km，轨道倾角 55°，周期11h58min（顾及地球自转，地球与 卫星的几何关系每天提前4min重复一次）。保证 在24h，在高度角15°以上，能够同时观测到4～ 8颗卫星。 （2）GPS卫星。GPS卫星的作用是发送用 于导航定位的信号等。主要设备是原子钟（2台 铯钟、2台铷钟）、信号生成与发射装置。类型有试验卫星B1oCk I和工作卫星BloCkⅡ。 （3）GPS卫星由洛克韦尔国际公司空间部研制。卫星重774kg（包括310kg燃料），采用铝蜂巢结构，主体呈柱形，直径为l。5m。星体两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板，全长5.33m，接受日光面积7.2㎡。对日定向系统控制两翼帆板旋转，使板面始终对准太阳，为卫星不断提供电力，并给三组15AH镉镍蓄电池充电，以保证卫星在地影区能正常工作。在星体底部装有多波束定向天线，这是一种由12个单元构成的成形波束螺旋天线阵，能发射L，和L。波段的信号，其波束方向图能覆盖约半个地球。在星体两端面上装有全向遥测遥控天线，用于与地面监控网通信。此外，卫星上还装有姿态控制系统和轨道控制系统。工作卫星的设计寿命为7年。从试验卫星的工作情况看，一般都能超过或远远超过设计寿命。第一代卫星现已停止工作。第二代卫星用于组成GPS工作卫星星座，通常称为GPS工作卫星。BloCkⅡA的功能比BloCkⅡ大大增强，表现在军事功能和数据存储容量。BloCkⅡ只能存储供45天用的导航电文，而BloCkⅡA则能够存储供180天用的导航电文，以确保在特殊情况下使用GPS卫星。第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫星，改善全球定位系统。其特点是：可对自己进行自主导航；每颗卫星将使用星载处理器，计算导航参数的修正值，改善导航精度，增强自主能力和生存能力。据报道，该卫星在没有与地面联系的情况下可以工作6个月，而其精度可与有地面控制时的精度相当。 2、地面监控部分 （1）地面监控部分的分布。 1）主控站1个，地点在美国科罗拉多州法尔孔空军基地。 2）监测站5个，分别在夏威夷、美 国科罗拉多州法尔孔空军基地、阿松森群 岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和 卡瓦加兰（太平洋）。

GPS静态基线解算质量控制指标解析(doc 7页)

GPS静态基线解算质量控制指标解析(doc 7页)

GPS静态基线解算质量控制指标分析 建筑工程学院测绘工程2004级学生：卢国鹏指导老师：肖东升 摘要：GPS基线解算是进行网平差的基础。基线解算质量的好坏将直接影响到GPS 网的定位精度和工作效率。本论文研究的内容如下: 讨论了GPS基线解算的质量控制指标、GPS网几何关系对基线解算质量的影响，并就各指标对基线解算的影响做了分析，提出了提高基线解算精度的方法。 关键词：静态基线解算质量控制指标分析 Analysis on the Quality Control Index of the GPS Static Baseline Computation Abstract：Baseline computation is the basis of network adjustment. The quality of baseline computation is good or bad directly influences the positioning accuracy of GPS network and work efficiency. The main contents of this paper are as follows: Discuss quality control index of GPS baseline computation and the influence of GPS network geometric relation on the quality of baseline computation, and then made an analysis on the influences of all indexes on baseline computation. The methods to improve the accuracy of baseline computation were proposed. Key words: static baseline; computation; quality control index; analysis 一、GPS基线解算的基本模型 基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值：

高精度超短基线定位系统的分析与仿真_马晓民

－ 15 － ２００２年第　１　期 声学与电子工程 总第　６５　期　 高精度超短基线定位系统的分析与仿真　 马晓民 田路　 （第七一五研究所　富阳３１１４００）　 摘要 本文对基阵孔径远大于半波长的超短基线定位系统作了精度分析和技术分析，并提 供了主要技术的仿真结果。 关键词 超短基线定位 应答器 宽带信号 时延测量 １引言　 近年来，在深海海洋勘探中大量使用各类深拖设备，作业中要实时测量这些设备的水下位置信息，因此需要使用水声定位系统完成这一任务。超短基线（USBL ）定位系统是经常使用的一种定位设备，这种设备安装使用方便，价格相对便宜，但其定位精度不高，有效定位距离也不远。 常规的超短基线定位系统多采用孔径小于半波长的三元或四元基阵，使用CW 信号，通过计算各通道间的相位差估算信标方位，再利用应答或同步方式测量信标斜距，最后测得信标位置。由于基阵孔径小，一般仅为3~5cm,系统的定位精度受限，另外，由于多途干涉的影响，CW 信号的相位会产生起伏，这也将直接影响定位精度。为了满足深海作业需要，必须对常规USBL 定位系统进行改进，以实现远距离定位要求。主要改进措施包括加大基阵孔径、使用宽带信号进行测向并使用高精度测量传感器进行补偿等。 ２　ＵＳＢＬ系统精度分析　 利用两对相互正交配置的水听器可以构成USBL 基阵，以四元阵为例，如图1所示。水下应答器或信标置于海上作业的拖曳设备上，USBL 基阵与水下应答器或信标T 以应答方式或同步方式实现斜距测量（需作声速校正），设基阵中心至水下应答器或信标的几何斜距为R ，声线传播距离为S ，另外，可以使用压力传感器测出水下信标的深度值t z , 并将它以水声通信方式传送到干端处理平台上。系统可以通过水声遥控方式控制水下应答器或信标的工作方式和参数。 图1 USBL 系统示意图 r |?

GNSS基线解算的优化技术

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/b716027378.html, GNSS基线解算的优化技术 作者：代祥勇 来源：《价值工程》2014年第21期 摘要：对影响GNSS基线解算质量的主要因素进行分析，结合实例阐明基于南方测绘Gnssadj软件基线解算的优化技术和方法。 Abstract： The paper analyzes the main factors influencing the GNSS baseline solution quality， clarifies the optimization technique and method of mapping the south baseline solution based on Gnssadj software combined with examples. 关键词： GNSS；基线解算；基线向量；固定解；精细化处理 Key words： GNSS；baseline；baseline vector；fixed solution；fine processing 中图分类号：P228.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）21-0217-02 0 引言 GNSS基线向量是GNSS同步观测的直接结果，也是进行GNSS网平差，获取最终点位的观测值。在基线解算时，常碰到个别短基线难以处理合格，在此情况，有必要对基线进行优化处理。 1 影响GNSS基线解算结果的因素及解决方案 1.1 基线解算时所设定的起点坐标精度不高，导致基线向量发生偏差。其影响程度可用公式表示：■≈■ 式中△D为基线向量偏差，D为基线长度，△S为已知点坐标偏差，H为卫星轨道高度，可见基线向量偏差与起算点误差成正比。 解决方案：作业时尽量收集测区附近精度较高的已知点，测区附近的高等级点均进行联测。如果测区的七参数已知，可以在整网平差时，所有基线起点的坐标均由一个点坐标衍生而来，使得基线结果均具有某一系统偏差，然后在GNSS网平差处理时，输入已知七参数参与平差。 1.2 少数卫星的观测时间太短，导致与该卫星有关的整周未知数固定困难。

北斗与GPS基线解算精度对比分析

北斗与GPS基线解算精度对比分析 摘要：本文将北斗导航系统和GPS导航系统为研究对象，以HGO数据处理软件 为平台，以载波相位观测值的双差模型为基础。使用长短两组基线观测数据进行 基线处理，根据处理得到的RATIO、RMS、点位精度这几个质量指标来衡量基线 解算的质量。通过更改一些基本参数设置来分析不同情况下的精度问题，同时分 析比较北斗系统和GPS系统的区域卫星可见性，以及在单系统和系统组合下的定 位精度和可靠性的区别。 关键字：北斗导航系统；GPS系统；双差模型；基线解算 1引言 在美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后，中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自 主研发的全球第三个成熟的卫星导航系统[1]。北斗系统的快速发展不仅可以促进 国家的经济建设,也提高了中国在世界的地位。但目前北斗系统相比GPS略有不足，所以要通过不停的探究来使其进一步的发展与完善。 2卫星可见性和PDOP值的比较 卫星可见性是在特定仰角下地面某点在某时刻能观测到的所有卫星的数量或 某时段所有观测卫星的跟踪弧段长度，根据卫星可见性的定义，卫星可见性与测 站所处位置、观测时间及卫星的截止高度角等息息相关[2]。 PDOP值是指三维几何精度因子单点定位的精度为 由相关数据分析可知：使用GPS系统进行基线处理时，在其它基线解算设置参数不变的情况下，仅改变高度截止角，从开始，高度截止角越高（观测卫星数越少），RMS值略微降低 （观测值质量越好）；点位精度有所降低；RATIO值基本不变，定位精度差别不大。以此例 来看，并不是高度截止角越高越好，此例中高度截止角25°时定位精度效果最好。使用COMPASS系统进行基线解算时，结论与使用GPS系统基本相似,定位精度差别不大,总的来看20°时的精度效果最好。 （2）采样间隔 采样间隔是指在处理基线时，系统在观测数据按照固定的时间间隔提取数据。为提高极 限处理的速度，用户可适当增大数据处理的采样间隔[5]。由数据分析可知：在使用GPS系统 处理基线时，在其它参数不变的情况下，仅改变采样间隔，当采样间隔大于30时，随着采 样间隔的增大，RMS值无太大变化；而点位精度呈下降趋势；RATIO值基本不变。 4、结语 本文主要借助于中海达的HGO数据处理软件，进行了北斗和GPS的基线处理数据精度分析。从一些基本参数的设置找出其对精度变化的影响，如高度截止角与采样间隔。从长基线 的数据分析可得出结论，随着高度截止角的增高，观测到的卫星数会减少，但由于消除了较 低的卫星数据，观测值的质量会提高，而点位精度略微下降。而采样间隔对于长基线数据大 于30的情况下，RMS值无太大变化，点位精度随着采样间隔增大而降低。总的来说北斗系 统的定位精度以以前有明显提高，但还是略低于GPS，两者的组合可以有效提高精度。 参考文献 [1]中国卫星导航系统管理办公室．北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（测试版）[R]．中国卫星导航系统管理办公室，北京，2011. [2]高星伟,过静珺,等.基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J].测绘学报，2012，5. [3]刘永明,张云,袁国良. GPS/北斗-2组合定位性能的研究[J].电子设计工程，2013,14.