广播星历与精密星历在GPS控制网数据处理中的比较

2014-11-24

江西测绘 2014年4期

（江西省测绘成果质量监督检验测试中心江西南昌 330046）

1 引言

GPS 数据处理主要由GPS 基线解算和GPS 网的平差构成，而数据处理则要靠卫星星历才能完成，同时卫星星历又包括广播星历和精密星历。利用不同的星历对相同的基线进行解算，得到的结果是不一样的，所以说，用不同的星历进行解算最终会影响到控制网的平差结果及精度。

本文分别用广播星历和精密星历对IGS 跟踪站外业观测数据进行处理，从而得出广播星历和精密星历对GPS 基线解算和网平差的影响，其研究成果对于工程所达到的精度要求有着重要的作用。

2 广播星历和精密星历的综合比较

表1 各种卫星星历信息表（ICS 网站）

2.1 星历误差对定位的影响

1.对单点定位的影响

误差方程为∶

式中，V 为距离观测值的改正数；VX、VY、VZ为接收机近似坐标（X0、Y0、Z0）的改正数；VTR为观测瞬间接收机钟的钟差改正数；常数项Li为∶

式中，ρci为根据卫星星历所给出的第i颗卫星的坐标（xsi、ysi、zsi）以及接收机的近似坐标（X0、Y0、Z0）所求得的距离计算值；ρ0i为接收机所测得的至第i颗卫星的距离观测值；Vicoi、Vtropi为相应的电离层延迟改正和对流层延迟改正；Vti为第i颗卫星的卫星钟改正数。显然，当卫星星历有误差时，影响ρ0i=的值，使常项产生误差dLiO。dLi即卫星星历误差在接收机至该卫星方向上的投影。

2.对相对定位的影响

在不同的测站i，j 上对相同的卫星k 进行同步观测后，两个误差方程相减后得到误差方程如下∶

式中，（ljk、mjk、njk）为测站j 至卫星k方向上的方向余弦，可据测站j的近似坐标（xj0、yjk、zjk）及卫星星历求得；（V△x、V△Y、V△Z）为测站i、j 间三维坐标差的改正数；V△Tij为接收机i 和接收机j的相对钟差改正数；常数项Lijk为∶

式中，（ρkj）0、（ρki）0为接收机i 和接收机j 至卫星k的距离观测值。采用测距码测距时，可直接获得，采用载波相位测量时∶

当卫星星历有误差SS’时，对计算值的影响为∶

这个式子告诉我们，卫星星历误差对定位误差的影响方面，相对定向误差要小于单点定向误差。

2.2 消除和削弱星历误差影响的方法和措施

1.采用精密星历

在高精度的应用领域中，可使用精密星历。IGS的成立为我们提供了方便。

2.采用相对定位模式

利用相对定位模式布设的GPS 网时，即使基线长度达56km时，广播星历误差的影响仍可以保持在1cm 以内。当网中具有高精度的起始坐标时，各网点还可获得精确的绝对坐标。而获得高精度的起始坐标并不困难，因为我国已布设了高精度的GPS网，具有比较密集的高精度起算点。此外，用户通过与周围的IGS 站联测或者与我国的现代地壳运动观测网络中的基准站联测，也很容易获得高精度的起始点坐标。

3 实例分析

3.1 数据处理

本文通过IGS 网站获取了位于中国的BJFS、SHAO、TWTF、WUHN 这四个跟踪站的观测文件及广播星历文件，并同时获取了相应的精密星历文件，采用的数据处理软件为TBC (TRIMBLE BUSINESS CENTER)。在数据处理过程中，为了保证结果的可比性，除星历设置不同，其他的参数都保持不变。