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1、GPS网平差：DIPS软件的计算模型及处理方法{s,白}S,桶任i趣雾,{/iGPs网平差DIPS软件的计算模型及处理方法蔡雄魏子卿摘要DIPS软件是按照一级GPS大地网的布闸要求而研制的相位网平差软件.文章介绍DIPS软件的主要特点及使用方法,给出GPS相位双差的基本观测摸型和误差改正模型;在实践的基础上,讨论了影响GPS相对定位精度的若干因素.并提出了具体的解冼方法.已完成的全国一级GPS大地网平差的结果表明在使用广播星历情况下,利用末软件进行网平差处理后的.最位坐标分量的标准差小于1厘米,相对精度可达到或接近0.!ppm.【关键词】抽位测量;GPS网平差;SA;周跳一,
2、引言GPS定位系统作为高精度空间大地测量的手段之一目前主要通过采用载波相位测量技术并作事后处理而得以实现.GPS相位观测值用于大地网精密定位的事后处理方法主要有两种,一是利用GPS接收机生产厂家提供的定位软件十算出同中独立边的基线解,然后以单基线解作为伪观冽量进行全网统一平差,这种分步处理的方法也称为矢量网平差;事后处理的另一种方法是按同步观测同直接采用相位观测值进行整网统一平差.该方法通常能够获得比矢量网平差更高的大地相对定位精度.DIPS软件是根据一级GPS大地网的布网要求并结合我国实际施测的GPS大地网分区多,观测时问长,布网范围广等特点而研制的相位网平差软件,软件用相
3、位双差作为观测量,用广播星历或精密星历拟合卫星轨道进行精密定位,软件目前在Vax小型机(内存16MB)上运行;用DIPS软件已完成包括51个点的3500个站测段数据的全国一级GPS大地网平差,有效观冽段数据处理的成功率在95以上.平差处理后点位坐标分量的标准差小于1厘米,相对精度达到0.1ppm实践表明,DIPS在处理大网观测数据方面具有很强的能力DIPS软件的研制是在魏子卿研究员的指导下完成,魏子卿研究员为软件的编制提供了序贯平差的处理方案及星历计算子程序.二,DIPS软件的主要特点1.DIPS软件目前在Vax小型机上运行,加入网平差的未知点数可运80个,同步测站数10个,
4、同步观测卫星数允许12颗参加序贯平差的测段数无限制,可不断对网加入新的观测数据,便于冈的扩充和加强-18-2.软件具有自动处理和人工辅助处理操作方式,既可进行单基线,单测段平差,叉可进行多站多测段序贯平差.3.软件按同步观测同直接采用相位观测值进行整网统一平差,克服了矢量阿平差不能厩及同步观测网中与公共点有关的各基线之问相关性的缺陷,提高了网平差的定位精度.4软件采用卡尔曼滤波和数据拟台技术相结合的方法检测和修复周跳,将数据编辑与定位计算集于一个计算环内,提高了数据检测的灵敏度和对各种观测数据异常的处理能力.5软件的图形显示功能为人机对话提供了良好的界面环境.用户可根据需要查
5、看观测数据的质量,检查各测段平结果的离散情况,筛选观测数据.利用软件的绘图功能可进行平差成果的统计与整理,绘制误差椭圆圈及单泓段,序贯平差曲线图.三,相位双差观测模型及观测误差的改正1.DIPS软件定位计算采用以下双差观测模型(ti):(哦(tD一(战(")一.(t1)-b,4(ti))+f.(1+T.)(T.(d)一T()一Tk(ti)+TI(ti))+(.(tD一曲(ti)一吐.(t)+吐("))+(菌(ti)一(ti))?鼠+N(1)式中,=(喊一曲)一(吐.一);吼为非差相位观测值;,j分别表示第}0和第j颗卫星;k.,k分别表示第k.和第k个冽站;ti为观测历元时刻
6、;T【为对流层延迟改正;T.为对流层延迟改正模型的修正因子;d为电离层延迟改正;为第k个测站站钟相对于参考站站钟的钟差;N为双差模糊度参数.在双次差模型方程中,站钟钟差主项已被消除,当测站站钟具有良好的工作性能和工作环境时.可用时间的一次或二次多项式模拟钟差的残差;如果观测时段较短且对模糊度参数的解不感兴趣,则可忽略钟差的时问变化项而将其常数硬并入模糊度参数一并解出.模型方程的待估参数包括未知测站的站坐标,模糊参数N,钟参数,对流层延迟改正模型的修正因子,用户可根据其需要设置平差的待估参数.2对流层延迟改正对流层在整个信号射频段几乎是非邑散的,如果不考虑大气层的水平梯度,对流
7、层延迟为1l大气层高度积分(j(n一1)?dh的函数,其中n为传播介质的折射率.利用地面测站实测的?】9-气象数据和大气折射改正模型可计算出对流层对卫星发射信号所引起的延迟改正.目前,比较成熟的改正模型有多种,如霍普菲尔德(H.S.Hopfield)和勃兰克(Black)模型,DIPS软件采用Hotofield模型计算对流层的延迟改正3.电离层延迟改正电离层延迟较对流层延迟更难精确模似.其原因之一是日光的照射致使电离层的电子浓度在不同时间里有很大变化,此外,电磁场方向的变化也会致使电离层中存在明显的区域
