八GPS计算问题

1、GPS计算问题,一、GPS有关基本概念 二、GPS定位模式 三、GPS数据处理的相关问题,部门名称,内容标题,一、GPS有关基本概念,1、GPS时间 2、国际地球参考框架（ITRF）：IERS 3、IGS 4、GPS数据软件：GAMIT、GIPSY、 BERNESE,1、GPS时间,原子时为时间标准 1980年1月6日0时为原点 以GPS周和周秒的形式表示 GPS接收机给出的时间为GPS时间,2、国际地球参考框架（ITRF）：IERS,建立一个精确定义的和全球地心坐标系有准确转换关系的地面参考系仍是各国乃至全球大地测量的基础工作，也是全球地壳运动监测的基础。20世纪80年代以后，随着空间技术（

2、VLBI、SLR、LLR）的发展，尤其是GPS的广泛应用，利用空间技术手段建立现代大地测量基准成为可能。目前，精度最高、使用最为广泛的当属国际地球自转服务（IERS）所建立的国际地球参考系统（ITRS）。ITRS是一种协议地球参考系统，它的定义由文献（IERS Conventions, 1996）给出的。,与经典大地测量基准不同，ITRS是一个动态的、高精度的、全球地心参考框架。ITRS的具体建立和维持是由综合分析IERS的全球观测网的观测数据（包括VLBI、SLR、LLR、GPS和DORIS）后得到的站坐标和速度场来具体实现的，即国际地球参考框架ITRF。ITRF的定义是通过对框架的原点、定

3、向、尺度和时间演变基准的明确定义来实现的。自ITRF建立以来，随着数据处理水平的提高和新的观测数据的加入，对ITRF的定义作了一些改进。到目前为止，IERS已经颁布了ITRF88、89、90、91、92、94、96、97、2000全球坐标参考框架。由于不同时期ITRF之间的四个基准分量定义的不同，使得ITRF之间存在小的系统差异，这些系统性差异可以用七个参数来表示，利用这些参数可以实现不同参考框架之间的转换。,3、IGS,IGS是International GPS Service for Geodynamics 的缩写。自从二十世纪九十年代以来，GPS一直在地学领域尤其是在大地测量领域扮演着一

4、个举足轻重的角色。为了加强国际间GPS地学研究合作应用，IAG于1993年成立了IGS组织，于1994年1月正式运作。 IGS组织主要由全球跟踪站网、数据中心、分析中心和协作分析中心、协调分析中心、中心局及发布中心等几部分组成： 全球跟踪站网由全球24小时全天候观测的GPS跟踪站站网组成。建立连续观测跟踪站网的目的是计算卫星轨道，确定地球参考框架及地球自转参数等。目前，IGS核心站大约为200多个，其地心坐标精度23cm。,IGS的基本目标是通过其一系列的产品为地学研究提供支持。其最初提供的产品主要包括： GPS卫星精密星历， IGS跟踪站坐标及速度， 地球自转参数， 全球电离层信息。 在过去

5、的几年里，随着研究的深入及研究领域的扩展，IGS取得了很大进展。IGS全球跟踪站由原来的6070个核心站发展到目前的200多个核心站，站的分布也较原来有了很大的改善，其站坐标精度提高到36mm。 由于GPS定轨理论和技术的提高，轨道计算数学模型的完善，以及全球跟踪站数目的增多和跟踪站分布的改善，IGS确定GPS卫星轨道的精度有了明显的提高。IGS事后精密星历精度由初期的3040cm提高到现在的优于5cm。,另外，随着需求的发展，IGS提供的产品在种类上也有所增加，增加了IGS站的对流层天顶延迟、精密卫星钟差等。目前，IGS及其分析中心提供的卫星钟差精度已经达到0.10.2ns,其他产品质量也较

6、原来有较大改善。 对于IGS事后精密产品来说，精度是第一位的，而时间延迟方面的要求是次重要的。但是随着GPS对流层监测、电离层监测等实时、准实时应用的急剧发展，用户要求IGS能提供更新时间快，甚至是实时产品。对于这些实时准实时应用，其首要要求是提供产品的时间延迟短，而精度要求则是次要的。目前，IGS主要提供的事后快速产品包括快速精密星历、快速精密卫星钟差等，而满足实时应用需求的产品主要包括预报精密星历及预报卫星钟差等。具体产品种类及质量指标见下表。随着需求的发展和技术的进步，IGS必将提供更多时延更短、精度更高的产品。,表1 IGS事后精密产品质量指标,表2 IGS快速精密产品质量指标,表3

7、IGS快速精密产品质量指标,4、GPS数据软件：GAMIT、GIPSY、 BERNESE,GAMIT：是GPS数据处理的常用软件包，是由MIT编写的其源代码可以公开的非商用软件包。随着软件版本的不断升级，已经不仅可以在基于工作站中的UNIX操作平台下运行，而且可以在基于PC机中的LINUX操作平台下运行，从而可以方便有效的进行数据解算。GAMIT是利用双差方法进行参数求解的，避免了卫星钟差和接收机钟差的估计，解的形式有轨道解、基线解和轨道、基线同时解算的RELAX解三种。大气延迟估计采用了随机游走估计方法，映射函数有CFA2.2、NMF等选择，最好的大气映射函数可以较好地处理高度截止角为7的观

8、测。目前的10.5版本可对固体潮、极潮、海潮都给予改正，但需在sestbl表中选用。电离层采用了双频的线性组合进行消除。在用此软件进行数据处理时，需做较多的准备工作，包括观测的O文件、导航文件、先验坐标文件、月亮历表、太阳历表、章动表、地球自转参数UT1和极移表、有关参考椭球的参数文件、天线相位中心改正表、天线和接收机类型表、测站信息文件、坏的卫星排除文件、参数控制文件sestbl、测站坐标约束文件sittbl和精密星历等，当一次将这些文件都准备好后就可以进行批处理。GAMIT除了可以进行精密定轨和定位之外，还可用在气象学中进行可降水量的计算和电离层的监测。,（2）GIPSY 此软件采用非差分

9、方法进行参数求解，它是JPL编写的源代码不公开的软件包。该软件包结构简单，卫星、接收机钟差采用白噪声估计模型，大气延迟采用随机游走估计模型进行估计，电离层也通过双频的线性组合进行消除，对固体潮、极潮和海潮都可进行估计，但必须在相应的参数控制文件、模板和命令行中进行设置。此软件包可以方便地进行精密单点定位，它的准备工作较少，其所需要参数文件都在软件中放入了相应目录，参数设置可通过改变模板完成。 （3）BERNESE 此软件采用单差的处理方法进行参数求解，商用软件包。此软件对电离层研究的开发较好，可直接给出电离层总电子含量结果，同时对相位观测量整周模糊度的处理较好，可较好的求解长基线。,二、定位模式,1、按用途:定位、导航、授时 2、按仪器:双频GPS接收机、单频GPS接收机、手持GPS接收机、信标机、“单机RTK”等 3、按定位方式：单点定位和相对定位（差分定位）。 4、差分定位：相位差分、伪距差分、位置差分; 局域差分、广域差分 5、按作业方式：静态、动态（RTK、RTD）,三、数据处理的相关问题,1、GPS OEM板的开发应用 2、GPS单点定位计算问题 3、GPS精密单点定位计算问题 4、GPS差分定位计算问题 5、GPS网平差,1、GPS OEM板的开发应用,各种导航应用 其他应用,2、GPS单点定位计算问题,时间 钟差改正 卫星