GNSS卫星数据获取、算法及软件实现培训

GNSS数据、算法及软件实现培训提 要概述GNSS数据GNSS算法GNSS软件理论推导算法实现数据获取数据处理结果分析算算法法非开放理论开放分析统计软件数据结果概述GNSS数据分类观测值文件（yyo、yyd、crx）ftps:///pub/gnss/data/dailyftp://igs.ign.fr/pub/igs/data/pub/gps/data/daily广播星历（yyg、yyn、yyp）ftps:///pub/gnss/data/dailyftp://igs.ign.fr/pub/igs/data/pub/gps/data码偏差（DCB、BSX）CODEDCB:ftp://ftp.aiub.unibe.ch/CODEMGEXBSX:ftps:///pub/gnss/products/biasftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/mgex/dcb/pub/gps/products/mgex/dcbGNSS数据获取(1/7)GNSS数据分类IGS

精密星历（sp3、eph）、钟差（clk、clk_05s、clk_30s）、EOPftps:///pub/gnss/productsftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/pub/gps/productsMGEX

精密星历（sp3）、钟差（clk）、EOPftps:///pub/gnss/products/mgexftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/mgex/pub/gps/products/mgexIGSSINEX解（snx）ftps:///pub/gnss/productsftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/pub/gps/productsGNSS数据获取(2/7)GNSS数据分类对流层延迟（yyzpd、TRO）IGS:ftps:///pub/gnss/products/troposphere/zpdftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/troposphere/pub/gps/products/troposphere/newCODE:ftp://ftp.aiub.unibe.ch/CODE电离层延迟（yyi、yyI）、ROTIftps:///pub/gnss/products/ionexftp://igs.ign.fr/pub/igs/products/ionosphere/pub/gps/products/ionex天线相位中心改正（atx）/pub/station/generalGNSS数据获取(3/7)GNSS数据获取(4/7)GNSS数据下载通过网页下载（可能跨平台；手动；效率异常低下）GNSS数据获取(5/7)GNSS数据下载通过FTP工具下载（可能跨平台；手动；效率低下）GNSS数据获取(6/7)GNSS数据下载通过代码实现下载（可跨平台；自动化；效率高；代码实现繁琐）GNSS数据获取(7/7)GNSS数据下载GAMPII–

GOOD下载地址：/zhouforme0318/GAMPII-GOODPPP基本概念(1/4)PPP定义单台接收机精密轨道和钟差综合考虑各项误差改正全球范围精度均匀绝对位置定义：精密单点定位（precise

point

positioning,

PPP）是指利用外部组织（如IGS或个人）提供的精密卫星轨道和钟差产品，在综合考虑各项误差精确改正的基础上，

采用合理的参数估计策略（

如最小二乘或Kalman

滤波等），利用单台GNSS接收机实现全球精密绝对定位（mm–dm级）的技术。PPP实现服务端通过全球跟踪网（GNSS站网）估计得到精密卫星轨道和钟差信息；用户端固定卫星轨道和钟差，通过严密地考虑误差源并进行精细处理，同时求解用户坐标、接收机钟差、对流层延迟、电离层延迟、相位模糊度等参数，可在全球范围内获得高精度位置信息。PPP基本概念(2/4)PPP基本概念(3/4)误差源卫星端误差卫星光压、卫星姿态、地球辐射压等接收机端误差非潮汐负荷（大气压、积雪、土壤水等）改正等传输过程误差对流层梯度、电离层闪烁等误差改正依据IERSConvention

2010/hc/en-us/articles/201271873-A-Guide-to-Using-the-IGS-ProductsPPP基本概念(4/4)多路径误差（动态、海上）…传输过程误差电离层闪烁精密对流层斜延迟获取电离层延迟高阶项…误差源误差源改正还有哪些需要解决的问题呢？卫星端误差光压模型天线相位中心卫星姿态…接收机端误差天线相位中心（BDS、Galileo等）误差

?

信号？PPP发展历程(1/6)MalysandJensen

1990Zumbergeetal.

1997GaborandNerem

1999误差源的改正模型单差法AR的提出计算效率的对比概念提出、实现KoubaandHéroux

2001Kouba

2009Kouba

2015Keshinetal.

2006Collinsetal.

2008Geetal.2008Laurichesseetal.

2009Lietal.

2011三频PPP-AR区域增强PPPPPP-AR的实现非组合模型的提出Gengetal.

2013PPP发展历程(2/6)20世纪90年代，首次提出并实现GPS

PPP技术，一直研究至今2011年10月，GLONASS系统逐步恢复2012年底，BDS形成亚太区域定位服务能力GPS+GLO+BDS+GAL四系统PPP，各类GNSS偏差的精细区分和对待研究阶段1GPS

PPP2GLONASS

PPP3BDS

PPP4多系统组合PPP卫星系统组合函数模型PPP发展历程(3/6)研究阶段1无电离层组合PPP2UofC

PPP3非差非组合PPP20世纪90年代，PPP技术的实现即采用，最常用的PPP模型2001年，加拿大Calgary大学高扬教授提出最早由荷兰Delft大学的Keshin等

(Keshin

et

al,

2006)

最先提出，张宝成在其基础上对GPS非组合PPP进行了完善并做了一系列研究，为当前研究热点之一模糊度解算策略PPP发展历程(4/6)研究阶段1PPP浮点解2PPP固定解3PPP部分固定解从PPP技术的实现到现在一直流行2008年，钟差去耦法

(Collins

et

al.,

2008)、星间单差平均法

(Ge

et

al.,

2008)、整数卫星钟差法

(Laurichesse

etal.,

2009)最优子集的选取策略频率组合PPP发展历程(5/6)20世纪90年代，PPP技术的实现即是基于双频载波和伪距观测值，至今仍是双频PPP应用的最广泛21世纪初，导航型接收机的普及2012年以后，GPS的现代化以及BDS、Galileo全星座播发三频信号研究阶段1双频PPP2单频PPP3三频或多频PPP解算模式PPP发展历程(6/6)研究阶段1后处理PPP2近实时PPP3实时PPP从PPP技术的实现到现在一直流行2000年11月3日，IGS发布GPS超快轨道和钟差产品2013年4月1日，IGS实时服务正式启动，实时PPP需要更深入的研究PPP基本原理(1/4)非差非组合观测方程ssr

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观测方程的线性化PPP基本原理(2/4)IF12IF12IF12sr

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dt观测方程的线性化PPP基本原理(3/4)比较严谨的通用的非组合PPP观测方程！ssr

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IFCB在三频非组合观测方程中的表达伪距观测方程存在的系统性偏差PPP基本原理(4/4)精密单点定位（PPP）之浅见/s?

biz=MzUxMDQ4NzU0NA==&mid=2247486464&idx=1&sn=a8670e5cf9d25e88dcedeb85a0b070ab&chksm=f9037297ce74fb816f39ceb52909bfdf398042cab5ab0205767256766133daf7cbcc9733289a&mpshare=1&scene=1&srcid=0124AgGBRNCqO290X5gwaBFz&sharer_sharetime=1623965931049&sharer_shareid=f63fc21d3ada6449d6baa2bc0d958347&key=558d5594ce1b1a10dacfd4ca915e4d3d4ad9892f3fdf0cd7bb0d6778b0afa6b3511b312d9c7cd0ab4df4dadf9870282941363e049f1440266cb34c0b449e53872d3a6d7ef84ff7063f62634dda0aa8a4a68fcd664d13544131d3067d45348111d3b393f939516dff06751b35a55f552b9366529bbb3c339b958aa524bfdd7860&ascene=1&uin=MTU0NDc3ODMwNg%3D%3D&devicetype=Windows+10+x64&version=62090529&lang=zh_CN&exportkey=AcWEdPvIt5EO0subuTBTWvc%3D&pass_ticket=6mldXb5wQ5a6%2BWal3ShW17rlrB0u99Eng8dKZvtgxyK%2FdJ5nP0wWIhbAbJhfaM5S&wx_header=0测绘学报文章/CN/10.11947/j.AGCS.2021.20200146PPP常用模型简介单、双与三频PPP常用模型简介Item DescriptionIF1 Single-frequency(L1)ionospheric-freecombined

observationIF12 Dual-frequency(L1/L2)ionospheric-freecombined

observationIF13 Dual-frequency(L1/L3)ionospheric-freecombined

observationIF1213 Triple-frequency(L1/L2andL1/L3)ionospheric-freecombined

observationIF123 Triple-frequency(L1/L2/L3)ionospheric-freecombined

observationUC1 Single-frequency(L1)uncombined

observationUC12 Dual-frequency(L1/L2)uncombined

observationUC13 Dual-frequency(L1/L3)uncombined

observationUC123 Triple-frequency(L1/L2/L3)uncombined

observationPPP常用模型(1/3)PPP观测模型表达PPP常用模型(2/3)r r

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12PPP随机模型表达PPP常用模型(3/3)UC22P2P2L2LL,,P1 P2 P3 L1 L2 L3

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数据获取是基础软件实现是核心结果分析是关键算算法法非开放理论开放分析统计软件数据结果GNSS软件(1/18)GNSS软件(2/18)闭源软件GIPSYBERNESEPANDATRIPP3…GNSS软件(3/18)开源软件GPSTKGLABRTKLIBGAMPPPPHPRIDE-PPP-AR…GAMP开发了多星座多频率实时GNSS非差非组合精密定位软件甘普（GNSSdataAnalysissoftwareforMulti-constellationandmulti-frequencyprecisePositioning,

GAMP）并开源在《GPS

Solutions》。截止目前，下载量已突破5100，被引76次。包括中国、德国、俄罗斯、瑞典、意大利、土耳其、巴西等多个国家的研究人员通过邮件咨询GAMP使用的相关问题。GNSS软件(4/18)GNSSGAMP

II基于C/C++研发了一套兼具服务端与用户端解算功能的跨平台软件GAMP

II服务端：相位小数偏差/大气延迟增强等产品服务终端：PPP/PPP-AR/PPP-RTK应用目前GAMP

II已扩展为具备实时多星座多频率相位小数偏差估计、PPP模糊度固定、对流层与电离层格网建模、PPP-RTK等功能的实时高精度定位软件。BDSGALGLOGPSGNSS软件(5/18)GAMP

IIGAMPGAMP

II重构GNSS软件(6/18)GAMP

IIGNSS卫星轨道/钟差的快速估计实时GNSS

UPD的快速估计多频多系统实时GNSS

PPP实时GNSS

PPP非差模糊度固定模型的自洽性，如卫星姿态GNSS大气增强产品生成实时多系统PPP-RTK服务系统实时轨道和钟差是实时PPP的前提实时UPD产品是实现PPP-AR的前提多频多系统提高用户PPP定位性能提高用户PPP定位精度和可靠性保证服务端和客户端的一致性实现单测站用户快速精密定位TODOMORE？GNSS软件(7/18)结果分析之统计指标收敛时间定位精度固定率首次固定时间…均值mean中位数median

(优点?)标准差std均方根误差rms分位数percentile

(68%? 95%?)…GNSS软件(8/18)结果分析之成图工具ExcelOriginMATLABGnuplotPythonGMT…GNSS软件(9/18)结果分析之成图工具Python绘图

/gallery.htmlGNSS软件(10/18)pipinstallnumpypipinstall

matplotlibpipinstallscipypipinstall

ipythonPython

3.x安装与配置Python

3.x下载：https:///downloadsPython3.7.4 Windowsx86-64executable

installer安装Python

3.x：向导式安装Pip下载：https://pypi.org/project/pip/#files pip-19.2.3.tar.gz安装Pip：Dos控制台进入pip的解压缩路径，输入python

setup.py

install，pip

list验证安装是否成功Pip安装第三方库：Dos控制台操作GNSS软件(11/18)GNSS软件(12/18)Python编辑器

PyCharm下载：/pycharm/download/#section=windowsCommunity版下载Sublime下载：/3 Windows64

bitSublime的配置Preferences→

SettingsGNSS软件(13/18)GNSS软件(14/18)GMT图库GMT6绘图

/#丰富的图库/gallery/GNSS软件(16/18)GMT6入门视频GMT6绘图

/#教学视频https:///video/av73835957/?p=1&share_source=qq&share_medium=iphone&bbid=Z249EF205F14202647BB8748D796B764413A&ts=1572669121GNSS软件(17/18)GMT6安装与配置GMT6绘图

Windows下画图利器组合VS

code

+bat脚本Windows版GMT6下载地址：/gmt/bin/gmt-

6.0.0-win64.exe下载后双击安装即可。VScode的安装（为了运行bat程序）下载地址：/安装插件code-runner运行：Ctrl+Alt+N中断运行：Ctrl+Alt+MGNSS软件(18/18)GMT6绘图GMT6绘图

Windows下画