利用TEQC 对GPS 连续参考站选址的数据分析

1、利用TEQC软件对GNSS连续参考站选址的数据分析合肥市工业大学 丁锐摘要：应用TEQC数据理软件，对合肥市GNSS综合服务系统5个拟建站观测资料进行质量分析，从而有效掌控 参考站的卫星接收状况，为整个GNSS综合服务系统的顺利建设打下铺垫。关键词：TEQC；合肥市GNSS综合服务系统；数据质量分析GPS连续参考站（基站）的建立包括站址的选择、环境测试、参考站的设计与 土建、网络的布设、调试等工作。参考站连续正常运行是整个观测系统正常运行的基本保证。为确保参考站的正 常运行，在参考站站址建设上应采取如下措施：参考站地基坚实稳定、视野应开阔、 远离大功率无线电发射源等等。选定参考站站址，在确定拟

2、选站址概略范围的同时，还必须调用当地的地质资 料和水文资料作为参考，以避免在断层破碎带内或地质构造不稳定的地点、易于发 生滑坡、沉陷、隆起等地面局部变形的地点、易受水淹、潮湿或地下水位比较高的 地点设站。为了确保拟定站址的安全可靠，在选定的同时应架站观测，采集若干时段的观 测数据进行必要的质量分析，从而更清楚地了解拟建站点周边的环境是否存在对参 考站的干扰、有否引起多路径效应的反射物、以及电离层、对流层的影响情况，从 而确保参考站系统建设质量。合肥市GNSS综合服务系统由5个连续参考站构成。在选定基站的同时均参考上 述选点原则，每个拟定设站范围内粗定1到2个站址，并对每个站址都进行观测，对 其

3、观测数据利用TEQC软件进行质量分析，从而选定最佳设站点。TEQ C是由U NAVCO Facility为研究GP S监测站数据管理服务而研制的软件，被 广泛应用于城市、大型工程控制网的GPS数据预处理，有助于对观测误差的分析， 提高测量成果的精度。1、TEQC软件概述TEQC是一个对卫星导航数据进行预处理和质量检查的软件，能处理RINEX格 式的GPS、GLONASS及部分其它数据。TEQC主要包含以下三个功能：1）数据格 式转换（Translate）;2）RINEX 数据编辑（Edit）； 3）数据质量检查（Quanlity Check）o 三个模块相互独立，互不影响。TEQC数据检查主要

4、利用伪距和载波相位观测值的线性组合方法，对单点数据 及其广播星历信息进行数据质量分析。数据质量评价的内容主要有：（1）L1载波上的C/A码或P码的多路径观测误差；(2) L2载波上的P码多路径观测误差；(3)L2电离层影响误差及电离层延迟变化率；(4) L1/L2载波上的信噪比及接收机的钟 漂、周跳等等。其汇总文件(*.00S)包含的是数据质量检查结果，列出了历元，观测时间、观 测值删除率、时钟漂移、平均多路径误差MP1、MP2、周跳等等。是TEQC软件检 查结果的核心部分。主要用于对观测数据的质量评定，从而确定观测数据的质量。MP1、MP2分别表示L1、L2载波上的多路径效应对伪距和相位影响

5、的综合指 标。其公式如下：MP=P 1-(1+2/(a-1)*O1+(2/(a-1)* 02p1、 p2 分别是双频伪距观测值MP2=P 2-(2a/(a-1)*O1+(2a/(a-1)-1)* 02OO2分别为相位观测值o / slps表示观测值和周跳比。MP1、MP2、o / slps三个参数基本上反映了拟建站点的观测环境、观测数据的质 量。2合肥市GNSS参考站的选定分析2.1合肥市GNSS综合服务系统说明合肥市GNSS综合服务系统由5个连续参考 站(测绘大厦CHDS、朱巷2似、八斗BD、长临河 CLH、官亭GT)组成，站间平均间距45KM，最大 间距67KM，最小间距24KM。5个基站

6、均采用拓普 康Odyssey-R，参考站接收机、CR-3扼流圈接受 天线，通过网络互联，由数据处理中心对5个站 进行远程管理，并对外提供定位、时间等数据 信息服务。在初步踏勘这5个站的同时，组织技术人 员与设备对备选点位进行了点位测试，以真实 评估拟定点位附近的多路径效应、遮挡、是否 有干扰信号等。2.2数据分析每个拟定基站初选2个站点，分别对其进行数据观测。测试设备：拓普康 Odyssey-RS参考站接收机、CR-3扼流圈天线；采样率10秒；测试时间：连续36小时 以上。利用TEQC软件对其RINEX数据进行质量分析。本文将以测绘大厦观测数据 为例进行分析。测绘大厦拟建站位于市测绘院10楼顶

7、 层，周围高层建筑以及电台等干扰源比较 多，另外拟建站2m处有1金属旗杆也有可 能对其造成干扰。5个拟建站中测绘大厦 多路径效应最为严重，故本次分析中着重 考察了测绘大厦的观测数据。观测时间自2007年3月15日03:48分至 2007年3月17日03:11分，总计47个小时观 测时间。采样率为10秒。下面为测绘大厦的质量分析结果:1）视图文件分析：测绘大厦站共观测7万多个数据历元，利用TEQC软件对这些数据进行了分析，这 里因数据比较多的关系，仅列示前1000个历元的视图文件。包括卫星高度角图，L1/L2 多路径效应图，L1/L2载波信噪比图，卫星电离层延迟误差图，卫星电离层延迟变化 率图图

8、1：卫星高度角图L1多路径效应观测历元图2： L1多路径效应图L1载波信噪比观测历元L2多路径效应SJT5-皿snisnriu-9-sniai SITl 1EUT3UE3T26观测历元图4： L2多路径信噪比图L2载波信噪比观测历元图6：卫星电离层延迟误差图7：卫星电离层延迟变化率图从上图中可以看出，随着卫星的高度角的升高，L1/L2的多路径效应越来越低， L1/L2的信噪比越来越高；而电离层延迟及电离层延迟的变化率逐渐增大。SN17和 SN26都是在卫星刚刚升起及将要降落时L1/L2多路径效应最大。2）数值分析具体分析编号为SN26的卫星，它出现的历元段为第229历元至第1000历元。高度角

9、历元数L1多路径效 应L1信噪 比L2多路径 效应L2信噪 比卫星电离层延 迟电离层延迟 变化率05229306510307380-0.16 2.8037 41-2.14.717 22-6.300-1.711.3810 15381451-2.24 1.6339 43-1.310.0620 25-0.0811.580.681.3815 20452519-2.11 -0.2739 43-0.95-0.8024 2811.6917.600.330.7220 25520585-0.24 0.2941 45-0.820.3228 3117.6721.350.270.4325 305866490.04 0

10、.2343 470.320.5329 3421.3923.940.170.3230 356507110.00 0.2243 480.150.4334 3723.9725.830.150.2335 407128060.00 0.2144 49-0.040.1337 4125.8627.690.070.1840 45807831-0.02 0.0345 48-0.010.0540 4227.7028.050.060.1045 50832889-0.020.1045 490.010.1241 4428.0628.770.050.0950 558909460.020.0944 490.080.1243

11、 4528.7729.340.040.0855 6094710000.030.0745 490.030.1045 4629.3429.770.030.07由上表中可以知道：当在卫星高度角在1520。时，L1的信噪比为3943，L1 多路径效应由-2.11m变化到0.27m； L2的信噪比为2428, L2多路径效应在-0.95m 0.80m范围内变化；而当卫星升高到3540时，L2的信噪比为3741，这时L2多路 径效应为-0.04m0.13m。所以在外业静态和动态作业中一般要求卫星高度截止角设 定在15，在动态作业中，当有4颗卫星的L2信噪比增强到30或35以上时，一般都能 比较快的获得初始

12、化。这就是在外业如果卫星比较多而又不能正常获得初始化的情 况下，适当提高卫星高度截止角的原因。另外，接收机刚开始跟踪某一卫星信号时， 各种误差影响严重，所以静态结算时最初若干历元的数据应删除不要。3)汇总文件.00S“ *QC of RINEX file(s) : 418-074d.07Oinput RnxNAV file(s) : 418-074d.07N“ *4-character ID: (name = 418-0315a_H5OG)Receiver type: TPS ODYSSEY_E (# = 8P6QLGPH5OG) (fw = 3.0 Jun,16,2006)Antenna t

13、ype: (# = 418-0315a)Time of start of window : 2007 Mar 15 03:48:40.000Time of end of window : 2007 Mar 17 03:11:00.000Time line window length : 1.97 day(s), ticked every 0.5 day(s)antenna WGS 84 (xyz) : -2484532.2047 4818763.2723 3348532.7398 (m)antenna WGS 84 (geo) : N 31 deg 52 23.23 E 117 deg 16

14、31.53”antenna WGS 84 (geo) :31.873121 deg 117.275424 degWGS 84 height : 77.3349 mIqc - header! position : 48 mObservation interval : 10.0000 secondsTotal satellites w/ obs : 30NAVSTAR GPS SVs w/o OBS : 15 320.0 deg: 18012010.0 deg: 14489010.0 deg: 14129710.0 deg:327:0.104377 m:0.150682 mNAVSTAR GPS

15、SVs w/o NAV : Rx tracking capability : 20 SVs Poss. # of obs epochs : 17055 Epochs w/ observations : 17055 Possible obs Possible obs Complete obs Deleted obs :0 (: 22) (expect 400.0 cm/minute0002Moving average MP1 Moving average MP2 Points in MP moving avg : 50 No. of Rx clock offsets : 0 Total Rx c

16、lock drift : 0.000000 ms Rate of Rx clock drift : 0.000 ms/hr Avg time between resets : Inf minute(s) Freq no. and timecode : 2 9930 fffff8 ffffff 00000f Report gap than : 10.00 minute(s) epochs w/ msec clk slip : 0 other msec mp events IOD signifying a slip IOD slips 10.0 deg IOD or MP slips 10.0 :

17、* or unknown elevationfirst epoch last epoch hrs dt #expt #have % mp1 mp2 o/slpsSUM 07 3 15 03:48 07 3 17 03:11 47.37 10 144890 141297 98 0.10 0.15 70649从上面分析数据可以看出，该站的P1多路径影响的RMS值为0.10m, P2多路径 影响的RMS值为0.15m，均小于0.3m。o / slps表示观测值和周跳比为70649。作为辅助验证，我们同时用QC2SKY软件对测绘大厦观测数据进行了分析，得到 的多路径环视图如下：L1载波多路径环视图L2载波多路径环视图从上面环视图可以看出，在卫星高度接近5度一以下时，多路径效应还是比较严 重的，尤其是L2载波。在5度以上正南方有部分多路径影响，分析其原因可能是拟建 站北侧金属旗杆反射回来的信号干扰，但不是特别严重，应该对作业影响不大。上述各种数据表明，测绘大厦拟建站的数据质量比较稳定，基本满足建站的要 求。对于其它4个站的观测数据分析见下表：地点数据完整性多路径效应官亭拟建站199.4 %MP1： 0.11mMP2： 0.15m拟建站299.3%MP1： 0.14mMP2： 0.16