基于TEQC对郑州地区CORS站数据质量的分析

王梦茹，杨 力，张洛恺

（1.解放军信息工程大学，河南郑州450000；2.61287部队，四川成都610036）

基于TEQC对郑州地区CORS站数据质量的分析

王梦茹1，杨 力1，张洛恺2

（1.解放军信息工程大学，河南郑州450000；2.61287部队，四川成都610036）

TEQC是由美国UNAVCO开发的数据预处理工具软件，主要用于数据格式转换、数据编辑和数据质量检核。本文介绍了TEQC的主要功能及其在GPS数据质量分析中的应用。并通过利用TEQC的数据质量检核模块，从数据完整性，多路径效应及信噪比等多个方面对郑州地区CORS站的GPS观测数据进行了质量分析，对今后基于TEQC对CORS站数据进行质量检核具有参考意义。

TEQC；GPS；数据预处理；质量检核

0 引 言

随着科学技术与经济的发展，信息社会已逐步健全。GNSS系统，包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟GALILEO以及中国的北斗卫星定位系统，都能为用户提供海量的信息[1］。但这些信息需要经过数据预处理才能成为合理实用的成果。预处理的主要目的是对原始数据进行编辑、加工与整理，分流出各种专用的信息文件，为下一步的平差计算做准备。

TEQC软件是一款功能强的GPS、GLONASS数据预处理软件。它的功能主要有：格式转换（Translate）、数据编辑（Edit）、质量检查（Quality Check）和单点定位（Coordinate）[2］。格式转换功能（Translate）可将多个不同厂家的GPS接收机观测文件（二进制）转换为RINEX文件，也可以是RINEX文件的不同格式间的转换；数据编辑功能（Edit）可用于RINEX文件的字头块部分，也可进行数据文件的任意切割与合并、观测值类型的删减、卫星系统的选择及特定卫星的禁用；质量检查功能（Quality Check）可用于检查双频GPS接收机动态和静态数据的质量，可以反映出GNSS数据的可用性、电离层延迟、多路径影响、接收机周跳、卫星信号信噪比等信息[3］。本文将基于郑州地区CORS站数据，介绍TEQC软件最核心的质量检查功能。

1 TEQC在数据处理中的功能

1.1 TEQC用于GPS数据质量检查时的常用功能

一般情况下，利用TEQC对GPS数据进行预处理时，需要利用DOS窗口进行操作[4］。利用TEQC进行文件合并时，需要先进入指定的文件夹，将TEQC软件复制到其目录下，再对相应的文件进行指定的操作。

1.2 格式转换

常见的一般有三种数据：OBS RINEX观测数据文件（简写OBS）、NAV RINEX导航信息文件（简写NAV）和MET RINEX气象数据文件（简写MET）。

这三种数据类型目前都以RINEX格式进行存储。在TEQC的开发过程中，众多GPS接收机厂商提供相关的各自原始数据格式的信息，使TEQC能够将多种接收机记录的原始二进制数据转换为RINEX格式。

1.3 数据编辑

TEQC在数据编辑中主要有以下几个内容：RINEX文件头部分的编辑，RINEX文件分割，RINEX文件合并，卫星系统的选择及特定卫星的禁用以及设置卫星高度角。

1.3.1 RINEX文件的分割

利用DOS窗口可以对数据文件进行任意切割。

提取观测文件bjfs0990.10o自观测历元起前30min的观测数据并保存为bjfs0990－s30min.10o，可运行命令：

teqc＋dm 30bjfs0990.10o＞bjfs0990＿s30min.10o

提取观测文件bjfs0990.10o自观测历元起前1h的观测数据并保存为bjfs0990＿s1h.10o，可运行命令：

teqc＋dh 1bjfs0990.10o＞bjfs0990＿s1h.10o

提取观测文件bjfs0990.10o文件从5点开始后3h（5：00－8：00）的观测数据，并保存为bjfs09901.10o，可运行命令：

teqc－st 05：00：00＋dh 3bjfs0990.10o＞bjfs09901.10o

1.3.2 RINEX文件的合并

对RINEX文件进行合并时，运行：＞teqc file1file2…＞result.o，即可把file1file2…合并为一个result.o的RINEX文件。同时注意file1 file2…等RINEX文件必须是时间上连续的，且在相邻文件的合并处会有注释行：RINEX FILE SPLICECOMMENT.

1.3.3 卫星系统的选择

对于GPS/GLONASS双星接收机，可以使用TEQC进行卫星的选用。

例如：

去掉GLONASS卫星数据的指令是：

＞teqc－R bjfs0990.10o＞bjfs0990A.10o

禁用某个GPS卫星的观测数据指令是：

＞teqc－G bjfs0990.10o＞result1.o；

teqc－G01－G03bjfs0990.10o＞bjfs0990＿G01＿G03.10o.

1.4 数据质量分析

TEQC的核心功能是对GPS等观测数据进行质量检核。它根据伪距观测值和载波相位观测值的线性组合进行GPS数据中的误差估计，可以反映出GPS观测数据的卫星方位角、卫星高度角、电离层延迟、多路径影响、周跳、卫星信号信噪比等，并且通过绘图软件QCVIEW对生成的质量分析文件进行处理，实现可视化[5］。

该模块是TEQC的核心，主要是利用伪距观测值和载波相位观测值的线性组合对静态或动态双频GPS和GLONASS数据进行检查。根据是否利用导航文件信息，TEQC分为qc－lite（无导航文件）和qc－full两种检核方式。

TEQC对文件bjfs0990.10o在qc－lite方式下进行质量检核。质量检核的结果会生成报告文件bjfs0990.10s和数据文件bjfs0990.ion（L1载波的电离层延迟）、bjfs0990.iod（电离层延迟的变化率）、bjfs0990.mp1（L1载波C/A码或P码伪距的多路径影响）、bjfs0990.mp2（L2载波P码伪距的多路径影响）、bjfs0990.sn1（L1载波的信噪比）、bjfs0990.sn2（L2载波的信噪比）。并结合QCVIEW的视图查看等功能，可以得到直观的结论[3］。

运行命令如下：

＞teqc＋qc bjfs0990.10o；

TEQC对文件bjfs0990.10o在qc－full方式下进行质量检核，需要同时输入RINEX观测数据文件和导航数据文件，检核的结果除qc－lite方式下的报告文件和数据文件外，还增加了卫星和接收机天线的位置信息和两个数据文件bjfs0990.azi（方位角），bjfs0990.ele（高度角）。

运行命令如下：

＞teqc＋qc nav bjfs0990.10nbjfs0990.10o；当观测文件和导航文件在同一目录下时，也可以运行＞teqc＋qc bjfs0990.10o程序会自己找到相应的导航文件。

2 利用TEQC进行质量检核

利用TEQC对郑州地区CORS站连续数天的观测数据进行质量检核。参考站的数据质量分析主要由四部分组成：

a）多路径误差分析MP1、MP2，直接反映了站点周围的环境质量；

b）数据完整性，即预期历元数与实际历元数比值；

c）信噪比SN1、SN2；

d）观测历元数与周跳数的比值o/slps；

这里结合两种质量检核方式来检查其影响。

其中，

B1＝－[1＋2/（α－1）］n1λ1＋2/（α－1）n2λ2

B2＝－2α/（α－1）n1λ1＋[2α/（α－1）－1］n2λ2，

利用河南省CORS网的部分数据进行分析和验证，实验中采用软件处理了年积日为第123天、第124天、第125天、第126天，00：00：00－23：59：30的数据，采样率为30s.现将第123天数据的质量检测结果进行统计，以郑州地区CORS站数据为例，利用TEQC进行数据质量检核。本次试验采用的数据如表1所示。

表1 2013年5月3日（doy＝123）在郑州地区4个CORS站的测量数据统计值

表中，doy是年积日；hrs为观测时间长度；dt表示数据采样率；＃have是实际采集数据量；mp1是L1载波多路径影响；mp2是L2载波多路径影响；o/slps为观测值和周跳数的比值。从表中可以看出mp1最大值为0.35，最小值为0.29；mp2的最大值为0.40，最小值为0.29.根据数据检测经验值mp1＜0.35，mp2＜0.45可见本次用的4个站点的数据质量均满足上述要求[6］，且ZZZM（中牟）站的数据明显优于其他站点。

2.1 观测历元和周跳比

图1示出了连续4天测得的不同站台观测历元和周跳比的情况，从图中可看出4个站上第123天的观测历元和周跳比总体上要小于第124天、第125天和第126天的值，ZZZM（中牟）站4天观测历元和周跳比的值总体上要大于其他站，说明观测站ZZZM（中牟）在这些天的观测数据质量最高，周跳最少，观测站受遮挡情况较轻；ZZGY（巩义）的观测历元和周跳的比值要小于其他台站的值；ZZXZ（新郑）和ZZZX（中心）的观测历元和周跳比的比值处于中等。由图1可以看出，ZZZM观测数据质量最高，周跳最少；其他台站的观测质量也较好。

2.2 L1、L2的信噪比

图2、图3示出4个站上L1、L2的信噪比情况。从图中可看出当卫星高度角为0时，信噪比也为0，随着卫星高度角的增大信噪比逐渐增大，并趋近于平缓。从图中也可看出L1的信噪比要大于L2的信噪比。信噪比越大，误差越小[6］。

从信噪比统计来看，如图2所示，可以看出L1通道ZZZM、ZZZX的性能较稳定，另外两个站ZZGY和ZZXZ的接收机对卫星高度角比较敏感。

图1 观测历元数/周跳（o/slps）统计

图2 L1信噪比统计

图3 L2信噪比统计

图4 第15、18、22、31号卫星L1多路径误差

图5 第12、15、18、23号卫星L2多路径误差

图6 电离层延迟变化率

2.3 多路径距离误差

如图4所示ZZZM（中牟）站年积日第123天的多路径距离误差情况，由图中可以看出15号卫星在14 000～18 000历元阶段，卫星的L1多路径误差在－0.25～0.20m，有一定的波动；第18颗卫星在0～4 000历元阶段，卫星的L1多路径误差在－0.18～0.22m，有一定的波动；第22号卫星在0～4 000历元阶段，卫星的L1多路径误差在－0.40～0.20m，且在4 000历元时刻多路径误差达到3m，波动较大；第31颗卫星在2 000～7 000历元阶段，卫星的L1多路径误差在－0.80～0.60 m，有一定的波动。图5所示为ZZZM（中牟）站年积日第123天12、15、18、23号卫星L2多路径误差，从图中可以看出，18号卫星在0～4 000历元阶段，L2多路径误差在－0.15～0.20m，波动比较小。

2.4 电离层延迟变化率

如图6所示，第15颗卫星在整个观测历元阶段，卫星的电离层延迟误差在－0.35～0.10m；第21颗卫星在整个观测历元阶段，卫星的电离层延迟误差在－0.55～0.00m；第24颗卫星在整个观测历元阶段，卫星的电离层延迟误差在－0.10～0.05m；第29颗卫星在整个观测历元阶段，卫星的电离层延迟误差在－0.10～0.20m.

3 结束语

利用TEQC能够帮助我们方便地分析GPS观测数据受到的各种因素的影响。此外，它也是一个非常实用的数据预处理软件，能够进行数据格式转换、修改、分割和合并等多种复杂操作，在GPS数据中心软件系统中能够起着重要的作用。

本次通过利用TEQC软件对郑州地区4个CORS站的数据进行处理分析，并从数据完整性，多路径效应及信噪比等几个方面进行综合分析。结果表明4个站的多路径效应，观测环境较为理想，数据质量均满足经验要求且数据质量较高。

[1]夏金伟，赵东保.TEQC数据质量分析[J］.地理空间信息，2012.10（4）：58－60.

[2]田云峰.TEQC在GPS数据预处理中的应用[J］.计算机与信息技术，2008（2）：63－66.

[3]陈中新，奚长元，范占永等.应用TEQC对GPS连续参考站数据进行质量分析[J］.全球定位系统，2007，33（3）：35－37.

[4]范士杰，郭际明，彭秀英.TEQC在GPS数据预处理中的应用与分析[J］.测绘信息与工程，2004，29（2）：33－35.

[5]王建军，吴北平，冯 健，等.TEQC和QCVIEW32在GPS观测数据预处理中的应用[J］.工程地球物理学报，2010，7（5）：634－638.

[6]赵传华，秘金钟，党亚民，等.基于TEQC的数据预处理分析[J］.导航定位学报，2013，1（1）：84－88.

作者简介

王梦茹（1991－），女，硕士生，主要从事高精度GPS数据处理和数据质量分析的研究。

杨 力（1965－），男，教授，主要从事卫星导航定位等教学研究。

张洛恺（1989－），男，硕士，主要从事高精度GPS数据处理和GNSS气象学研究。

欧洲：重启伽利略卫星发射计划，明年有望提供初步服务

2015年1月28日，欧洲委员会批准重新启动伽利略卫星发射计划，搭载联盟号火箭的新卫星将于3月从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。伽利略定位系统有望在2016年前开始提供初步定位服务。

伽利略导航系统将由30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星，预计总投资达80亿美元。首批两颗卫星于2011年10月成功发射入轨。2012年10月，第二批两颗卫星成功发射，4颗伽利略系统卫星组成初步网络。

但2014年8月，搭载俄罗斯联盟号VS09型火箭从法属圭亚那发射升空的第三批两枚伽利略导航卫星未能进入预定轨道，使得资金紧张的伽利略导航卫星发射计划受到影响并陷入停顿。

2014年卫星入轨失败原因已经查明，俄罗斯联盟号火箭存在缺陷，上节火箭喷灌发生燃料冻结导致卫星未能准确并入轨道。目前，该故障已经得到修正，新的发射计划仍将继续使用俄罗斯联盟号火箭，而可一次搭载4颗卫星的阿丽亚娜5 E2型火箭仍在调试之中。阿丽亚娜空间公司总裁史蒂芬·伊兹瑞尔表示，公司已经做好准备于3月26日发射卫星。

欧盟委员会为伽利略导航系统重开绿灯，希望该系统最晚于2016年开始提供初步定位服务，到2020年完成全部卫星入轨并提供全面的高精度定位服务。如进展顺利，欧盟委员会计划今年至少发射6颗伽利略卫星。

（来源科技日报）

Quality Analysis of CORS Station Based on TEQC

WANG Mengru1，YANG Li1，ZHANG Luokai2
（1.The PLA Information Engineering University，Zhengzhou450000，China；2.Unit 61287，Chengdu610036，China）

TEQC is a software tool for data preprocessing developed by USA UNAVCO.It is mainly used for data format conversion，editing and quality checking.This paper introduces the main function of TEQC and its application in the quality analysis of GPS data.And in this paper，through the use of data quality checking module of TEQC，We conducted the quality analysis of observation data of GPS in Zhengzhou area CORS by data integrity，multi path effect and signal to noise ratio etc.It has reference significance for data quality checking of CORS station based on TEQC in the future.

TEQC；GPS；data preprocessing；quality checkin g

P228.4

A

1008－9268（2015）01－0046－06

10.13442/j.gnss.1008－9268.2015.01.010

2014－11－20

地理信息工程国家重点实验室重点基金课题

联系人：王梦茹E－mail：m13629845756＿1＠163.com