王霞迎，秘金鐘

(中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院，北京100830)

一、引 言

GPS由于其高精度、全天候、實(shí)時(shí)性、無通視條件限制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于GPS數(shù)據(jù)處理當(dāng)中。GPS原始測(cè)量數(shù)據(jù)受接收機(jī)鐘差、對(duì)流層和電離層誤差、多路徑效應(yīng)、衛(wèi)星軌道等誤差的影響，數(shù)據(jù)處理中需對(duì)這些誤差加以改正，而GPS載波相位雙差處理的方法消除了其中的大部分誤差，較為實(shí)用?，F(xiàn)對(duì)載波相位雙差模型、結(jié)果分析、注意問題逐一論述。

二、載波相位雙差模型

觀測(cè)方程的一般形式為

式中，i為測(cè)站;j為衛(wèi)星。

基線向量的單差為

基線向量的雙差(測(cè)站間求差，衛(wèi)星間求差)為

以式(2)作為觀測(cè)方程，組成法方程，未知數(shù)為測(cè)站坐標(biāo)和整周模糊度。

三、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析

基準(zhǔn)站采用北京房山IGS站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，流動(dòng)站采用位于中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的流動(dòng)站，分析了30 min的觀測(cè)數(shù)據(jù)，采樣率為15 s，兩個(gè)測(cè)站在整個(gè)觀測(cè)過程跟蹤了7顆共視衛(wèi)星。下面分別對(duì)載波相位雙差觀測(cè)結(jié)果(如圖1～圖3所示)、位置差分[1](如圖4～圖6所示)、單點(diǎn)定位(如圖7～圖9所示)結(jié)果分析。

圖1 載波相位雙差X方向的偏差

圖2 載波相位雙差Y方向偏差

圖3 載波相位雙差Z方向偏差

圖4 位置差分X方向偏差

圖5 位置差分Y方向偏差

圖6 位置差分Z方向偏差

圖7 單點(diǎn)定位X方向偏差

圖8 單點(diǎn)定位Y方向偏差

圖9 單點(diǎn)定位Z方向偏差

由圖中可得，載波相位雙差X方向數(shù)據(jù)誤差較小，Y和Z方向在將近第40歷元的時(shí)候出現(xiàn)大的突變，整體還是控制在5 cm以內(nèi)，已經(jīng)滿足在大多數(shù)工程的數(shù)據(jù)解算要求。同時(shí)，與位置差分、單點(diǎn)定位相比，其結(jié)果精度大大提高。

四、注意問題

1．基線長(zhǎng)度限制

對(duì)于短基線(＜20 km)，信號(hào)傳輸過程誤差(如對(duì)流層、電離層)、接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道誤差大部分可以消除，并求解整周模糊度，可以提高測(cè)站的定位精度。但是對(duì)于較長(zhǎng)基線，模糊無需求整，可直接用作浮點(diǎn)解來代入法方程求解測(cè)站位置。

2．起算點(diǎn)坐標(biāo)

基準(zhǔn)站起算坐標(biāo)的精確與否直接關(guān)系到流動(dòng)站測(cè)站坐標(biāo)的解算。因此，為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用國(guó)家級(jí)控制點(diǎn)，或預(yù)先使用接收機(jī)在基準(zhǔn)站較長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)求解起點(diǎn)坐標(biāo)。

3．衛(wèi)星高度角的選擇

為了盡量避免多路徑效應(yīng)的影響及衛(wèi)星幾何強(qiáng)度較差，通常選取的衛(wèi)星高度角要大于15°。

4．參考衛(wèi)星的選取

在組成誤差方程時(shí)，選擇每個(gè)歷元中衛(wèi)星高度角都較大的一個(gè)最優(yōu)參考星，通常要大于70°。

5．觀測(cè)時(shí)段的選取

觀測(cè)時(shí)段不宜過長(zhǎng)，以15min～30min為宜，時(shí)間過短多余觀測(cè)不足，時(shí)間過長(zhǎng)則前后相關(guān)性減弱。

6．評(píng)定精度

短基線解算中評(píng)定指標(biāo)有：PDOP、VDOP、HDOP、中誤差。

1)PDOP：模糊度次優(yōu)解與最優(yōu)解之比，反應(yīng)衛(wèi)星的分布情況。

2)VDOP：垂直精度因子，反應(yīng)測(cè)站坐標(biāo)垂直方向的誤差。

3)HDOP：水平精度因子，反應(yīng)測(cè)站坐標(biāo)水平方向的誤差。

4)中誤差：反應(yīng)觀測(cè)誤差對(duì)測(cè)站坐標(biāo)精度的影響。

五、結(jié)束語

本文對(duì)位置差分和雙差載波相差分兩種進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)比了3種方法解算結(jié)果精度，證明了載波相位雙差的精度較高。簡(jiǎn)述了在編寫程序中遇到的問題，并提出合理的建議，希望為載波相位差分程序提供一些幫助。

[1]黨亞民，秘金鐘，成英燕．全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M]．北京：測(cè)繪出版社，2007年．

[2]蔡艷輝，程鵬飛，李夕銀．整周模糊度去相關(guān)的兩種實(shí)現(xiàn)方法[J]．測(cè)繪工程，2003，12(4)：36-38．

[3]劉大杰，施一民，過靜君．全球定位系統(tǒng)(GPS)的原理與數(shù)據(jù)處理[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1997．

[4]TEUNISSEN P．G．The Least-square Ambiguity Decorrelation Adjustment：A Method for Fast GPS Integer Ambiguity Estimation[J]．Journal of Geodesy，1995，70(1-2)：65-82．