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GPS基线解算的优化技术 2008-12-11 10:15:03 ??新闻类别：全球定位系统（GPS） 摘要:对影响GPS基线解算质量的主要因素进行分析和研究，根据多年GPS测量实践经验，结合实例阐明基于GPSuvey软件的GPS基线解算的优化技术和方法。 关键词:GPS基线解算;固定解;浮动解;残差曲线;优化 一、引言 根据多年来的GPS短基线 簇8k m 外业观测和基线数据处理的经验，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 GDOP- 6 ，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基线解算质量的主要因素及处理措施 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。1. 起算点对基线解算的影响。基线解算时，需要一个点的WGS-84坐标作为起算，而该点的点位精度直接影响基线解算的精度，其影响可用下式计算凡 0 .6 x 1 0一 4x 8 . b式中，8m为起算点的坐标误差;b为以km为单位的基线长度;6b为因起算点误差而引起的基线向量误差。边长 b二 5k m时，如果要使Sb 1m m则要求 S,n 3 m 。在SA政策取消前难以达到3m 的绝对定位精度，随着2000年5月1日起SA政策取消，现在用测量型GPS接收机进行静态观测，绝对定位精度能达到或优于1 m。现在进行GPS静态测量，起算点的误差对基线解算的影响不会超过0.3 mm.2. 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。3. 确定适当的历元间隔及卫星截止高度角。一般地，对于同步观测时间较短时，可适当增加历元间隔，让更多的数据参与基线解算;反之，可适当减少历元间隔，让更少的数据参与基线解算。既考虑到观测的时间长短又要顾及到历元间隔 采样率 ，通常静态观测的采样率以巧s为宜。就基线解算而言，当观测到的GPS卫星数目足够多时，可适当调高卫星截止高度角，让更多的高空卫星数据参与解算;反之，可适当降低高度角，让更多的卫星数据参与解算，似乎有一定的益处。而实际上，增大高度角虽可提高相位观测值的精度，但会使卫星图形强度变弱，影响到坐标精度，因此调高高度角是徒劳的;降低高度角，可能有更小的中误差值，但此时对流层误差的影响特别严重，也会得不偿失。因此卫星截止高度角以150为好。4. 多路径误差的影响。布设短边的小区域GPS控制网，多路径误差是主要的误差源之一。文献「 1」对多径误差进行了研究分析，认为如下措施有助于削弱多径误差:点位尽量避开高反射体;选用能削弱多径误差的天线，如具有Pinwheel的天线;采用扼流圈天线;可能时，延长每点的观测时间，最好在一天的不同时间观测。作者根据多年作业经验认为措施切实可行。5. 对流层或电离层折射的影响。对于短基线，通过选择适当的计算模型，基本上可消除对流层或电离层折射对基线的影响。在GPSurvey 2.35中，电离层改正可选择的模型为:广播模型 Broadcastmodel ，自由模型 Iono free 和无电离层模型 None ;对 流层改正模型为:霍普费尔特模型 Hopfield ，戈得一古德曼模型 Goad-Goodman ，萨斯塔莫宁模型 Saastamoinen ，勃兰克模型 Black ，赖勒模型 Niell 和无对流层模型 None ,6. 卫星的周跳及星历误差的影响。卫星的周跳可在相位观测图中看出，当观测数据中包含有较多周跳时，可增长历元间隔，这样可跳过中断的数据而继续解算。尽管各种后处理软件都有处理周跳的功能，但还是不参加计算为好。如观测到的卫星较多，可删除该星，不参加基线解算。若卫星有较大的星历误差，必然与其他卫星不兼容，这在基线解算后的卫星残差曲线图中能反映出来。7. 其他因素的影响。除上述多种因素影响外，基线没有固定解的可能原因:观测条件不好，如测站附近有微波、无线电等干扰源，或被建筑物、树阴等遮挡;所观测到的卫星星座的图形结构较差;不明因素的影响使卫星信号不正常，同步观测时间太短等。 三、基线解算质量分析 按照GPS作业规程及多年的外