广播星历和精密星历解算GPS基线成果的比较分析

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1、万方数据第32卷第3期现代测绘v01．32。No．32009年5月ModernSurveyingandMappingMay．2009广播星历和精密星历解算GPS基线成果的比较分析孙小荣1，李海陵2，王宇杰3，潘庆林1’4(1宿迁学院建筑工程系，江苏宿迁223800；2中交三航局第三工程公司，江苏南京2100113六合区房产管理局，江苏南京211500；4南京工业大学土木工程学院，江苏南京210009)摘要本文对长度不同的基线分别使用广播星历和精密星历进行解算，分析了两种星历对基线解算结果的影响。通过对解算结果的比

2、较得到使用广播星历的最佳基线长度范围，结果表明，对于长度小于100km的短基线而言，广播星历能够达到与精密星历同样的效果。关键词广播星历精密星历GPS基线基线长度中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1672--4097(2009)03--0045--021引言本文首先对广播星历和IGS提供的精密星历的精度进行分析，比较广播星历、精密星历的差异，从理论上探讨其对定位精度的影响。最后，根据实际数据，比较了两种星历对GPS基线解算结果的影响。2卫星星历来源及其精度分析GPS卫星星历按照精度可分为广播星历和精

3、密星历。广播星历是通过接收机接收卫星发射的含有轨道信息的导航电文，经过解码获得的卫星星历推算得到卫星位置，这种轨道信息是达不到精密定位要求的，目前广播星历主要用于导航定位和低等级的工程测量[1’2]。精密星历是由国际GPS服务(IGS)机构提供的。IGS的精密星历是通过7个国际数据处理分析中心所得到的结果进行加权平均得到的，主要分为3种类型：最终星历(IGF)、快速星历(IGR)和预报星历(IGu)。广播星历和精密星历的相关信息如表1所示‘lI。表1IGS提供的各种卫星星历相关信息对IGS最终精密星历来说，精度虽

4、然很高，但时间延迟约13天，即测站今日观测到的数据要在13天后才能算出该站的坐标，这就大大限制了GPS实时或准实时用户的使用，而广播星历、预报星历能满足GPS定位的实时性要求，对导航用户与实时定位用户具有十分重要的作用。文献[3，4]研究了快速星历和最终星历对GPS基线解算和定位精度的影响，得出在基线较短且点位精度要求不高的情况下，可以直接使用快速星历代替最终星历。文献r5]研究了广播星历和最终星历对GPS基线解算和定位精度的影响，得出在基线较短且点位精度要求不高的情况下，可以直接使用广播星历代替最终星历，但所讨

5、论的距离不超过13km，结果不具有代表性。本文进一步研究广播星历在多大长度范围内能代替最终星历，具有一定的实际指导意义。3算例分析为了分析广播星历和最终精密星历对不同长度GPS基线解算的结果，从美国ScrippsOrbitandPermanentArrayCenter(sopac)网站上下载实验所需的观测值和相应的广播星历、精密星历数据。所用数据处理软件为TGO(TrimbleGeomaticsOffice)软件，在进行基线解算中，为保证结果的可比性，除了星历不同外，软件运行的环境及参数设置等均保持不变。将IGS

6、最终精密星历所得的结果视为真值，比较采用广播星历与采用最终精密星历所得到的基线结果的差异，比较的方法主要采用差值法。分别用广播星历和最终星历解算了长度为<5、5～10、10～15、15～20、20～25、25---30、30,--,35、35～40、40～45、45～50、50"--55、55～60、60～65、65～70、70～75、75"--80、80"--85、85～90、90～95、95--100km的共20条基线。为了能更加直观形象地展示广播星历和最终万方数据46现代测绘第32卷精密星历对不同长度GPS

7、基线各分量解算结果的影响。下面给出残差分布图(图1)。0'0∞30柏∞70∞1∞S，I‘m图1基线各分量残差由图1可以看出，以精密星历为准，显然曲线在零附近波动幅度越小越好。在基线长度小于10km时，解算的各基线分量和距离差值小于1mm；在基线长度小于40km情况下，解算的结果基本都保持在8ITllTI以内(个别除外)；而当大于40km时，在8mm上下浮动。总的趋势是，在基线长度小于100km时，利用广播星历与精密星历解算所得的基线的结果基本一致，差值均小于13mm。原因是对同一卫星而言，星历误差对不同观测站同步

8、观测量的影响具有很强的相关性，在求坐标差时，共同的影响可基本消除，尤其是基线较短时(如小于10km)，效果更为明显。但随基线长度的增加，差值有变大的趋势，原因是长度增加，相关性减弱，轨道误差成为影响定位精度的重要因素，此时精密星历解算基线的精度提高效果越明显。4结论4．1工程控制网一般规模较小，在基线长度小于100km时，在同样观测时间内，采用同样的计算参数，广播星历能达