IGS站观测数据多路径参数统计分析

论文总字数：27998字

目 录

1引言 4

2国内外研究现状 4

3质量检核 5

3.1 质量评估原理 5

3.2 质量检核软件 5

3.2.1 TEQC软件简介及操作方法 5

3.2.2 TEQC软件缺点 6

3.3 数据情况 6

3.3.1 数据来源 6

3.3.2 IGS数据下载 7

3.3.3 数据格式转换 7

3.4 质量检核结果 8

3.5 质量检核中所出现的问题 8

3.5.1 缺少o文件 9

3.5.2 o文件不能被处理 9

4IGS站点数据多路径参数统计 10

4.1 多路径参数提取方法 10

4.2 提取数据汇总 11

4.3 多路径参数质量指标计算与统计 11

5结果分析 15

5.1四个国家的多路径影响比较分析 15

5.2多路径误差与IGS站接收机周围环境关系分析 16

5.2.1TCMS站与MTKA站IGS站接收机周围环境 17

5.2.2多路径误差与IGS站接收机周围环境关系分析 17

5.3多路径误差与IGS站接收机天线高关系分析 18

5.3.1天线高的提取 18

5.3.2多路径误差与IGS站接收机天线高关系分析 18

6总结 21

附录 22

参考文献 34

致谢 35

IGS站观测数据多路径参数统计分析

朱苗苗

,China

Abstract: With the rapid development of GNSS technology, the high accuracy of data is the ultimate development trend of society in the future. Reducing the error of GNSS observation data is an important means to improve the observation accuracy, and multipath effect is an important error source in GNSS positioning. if it is not corrected in time, it will cause great threat to the accuracy of high-precision GNSS observation data. Therefore, this paper aims to evaluate the multipath quality level of global IGS sites by studying 33 IGS sites in four countries.The recommended thresholds of IGS website for and of sites are less than 0.3 meters, and the recommended thresholds of meteorological bureau observation norms are less than 0.5 meters and the recommended thresholds in many papers are also different,which are concentrated in the range of 0.3 meters to 0.5 meters. This paper compares the sum of 33 sites with the recommended threshold and finds that there are not many sites that meet the specification requirements. at the same time, through statistical analysis of multipath quality parameters and sum, it studies the reasons why multipath effect of IGS sites is too sever.This result will provide a simple reference for the research of multipath effects in IGS sites for four countries in the following days.

Key words:IGS station;TEQC; multipth error;

1引言

国际GNSS服务(International GNSS Service)，简称IGS，是一个提供高质量的跟踪站GNSS观测资料的国际协作组织，其提供的数据内容通常包括导航星历信息、气象数据、观测值等。IGS站通常要作为联测站来进行高精度GNSS数据处理，IGS数据作为国际组织提供的观测数据，其观测精度是全球GNSS观测数据精度的标杆，因此对IGS站观测数据质量进行评估，会对今后GNSS数据观测精度的提高起着决定性作用^[1]。

随着经济与科学技术的不断发展，信息社会已经逐步健全。目前全球四大GNSS系统迅速发展，都能为用户提供海量服务信息^[2]。参考站连续正常运行是整个GNSS系统能否正确发挥效应最为核心的部分，而获得高精度数据的关键在于减小观测数据误差。近年来,GNSS卫星定位技术依靠高精度、全天候、高效率等特点，已使诸多误差如卫星中误差，星历误差和接收机中误差等，都可以通过差分技术和改正模型等方法来进行消除或减弱，但是多路径效应目前还无法通过上述方法进行消除或减弱^[3]，可见多路径效应是GNSS定位技术的重要误差源，因此评定出一个GNSS站点的多路径影响是否符合高精度测量的质量指标要求，是对掌握观测站的数据质量和确保整个GNSS系统稳定运行的重要前提^[4]。

本文借助四个国家2017年上半年的IGS站观测数据，研究四个国家33个IGS站点的多路径质量指标和，对这些IGS站点的多路径质量指标值与官方数据质量指标的推荐阈值进行比较，并且通过对多路径组合和的精度(RMS)、系统偏差（BIAS）、均值（MEAN）、最大值（MAX）和最小值（MIN）的统计，分析出IGS站产生多路径效应的主要原因。

2国内外研究现状

近年来国内外的测量专家和学者们在GNSS定位误差的探测和消除上进行了大量的研究，特别是在质量评估这一类研究上，TEQC软件已经成为GNSS数据质量检核的主流软件^[3]。在TEQC软件对GPS数据质量检核的结果中，一般以和作为多路径效应的指标参数，对于多路径参数和阈值的确定，研究学者和专家们也取得了许多有益的成果。多路径效应阈值指GNSS观测数据合格时多路径效应的最大值，超过此阈值，从多路径效应角度判断该观测数据不合格，需要进行多路径改正。众多参考文献中对阈值的推荐标准不一，唐炳凤^[5]在对邵阳CORS基站数据质量评价时提到CORS参考站的多路径质量指标应满足和分别不大于0.3m、0.4m。徐克科等^[6]在对红河断裂剖面的GNSS监测站进行质量评估时用模拟试验表明：进行平滑处理的伪距多路径效应和阈值约0.5m，不进行平滑处理的伪距多路径效应和阈值约0.3m。与其同时，本文通过访问IGS官网查询到该组织对于站点的和推荐阈值小于0.3m，气象局观测规范推荐阈值小于0.5m，这两个组织所推荐的阈值相比较而言更具有权威性。因此，综合国内外各种规范和研究，可以把多路径参数和的阈值范围确定在0.3m至0.5m。如果GNSS测站多路径参数和超过阈值，则多路径效应对观测数据影响将会很大，直接威胁观测精度，所以这种质量不符的站点需要及时改正和消除多路径影响。

目前，全球众多IGS站点所测量数据被国际组织所接收并发布在官网，说明国际组织对于IGS站点数据精度是认可的，也就是默认目前所有IGS站点观测数据质量指标均符合规范，但事实是否如此，还未得到研究认证。

3质量检核

3.1 质量评估原理

在GNSS观测中，多路径参数是反应GNSS观测数据质量的重要指标^[7-8]。通常将多路径参数在一定时间窗口内的系统偏差（BIAS）、精度(RMS)、均值（MEAN）、最大值（MAX）和最小值（MIN）作为反映GPS观测数据的质量反映值。

本文主要以在和两个波段上的多路径效应对伪距和相位的影响值和为质量指标来评价多路径效应对33个IGS站点的影响。其中、的计算表达式为：

（1） （2）

式中：、分别表示L1、L2码伪距观测量；、分别表示L1、L2载波相位观测量；为频率和之比的平方和 ^[7] 。

3.2 质量检核软件

3.2.1 TEQC软件简介及操作方法

数据质量检核采用TEQC软件^[9-13]。

TEQC是一款功能齐全且简单易用的GNSS 数据预处理软件，它的主要功能有：格式转换（Translate）、编辑（Edit）和质量检核（Quality Check）。格式转换功能主要是将不同格式的观测文件转换为标准的RINEX格式文件，也可以是标准RINEX文件不同格式之间的转换；编辑功能主要是对RINEX文件字头块部分进行编辑或者切割和合并RINEX文件、选择卫星系统、删减观测值类型和禁用特定卫星；质量检核功能是其核心功能，它根据伪距和相位观测值的线性组合估计GNSS数据的误差，可以反映出GNSS观测数据的电离层延迟、卫星方位角、多路径影响、卫星高度角、卫星信号信噪比、周跳等质量指标，用户可根据需要自行提取某一项质量结果。

TEQC默认的输入处理和输出结果的文件类型是RINEX文件，三个标准RINEX格式文件是MET RINEX气象数据文件、NAV RINEX导航信息文件和OBS RINEX观测数据文件，这三种格式文件均可直接在IGS站FTP目录网站ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/pub/gps/data/daily/上直接下载。本文只需使用TEQC软件的质量检核功能，输入文件的格式为IGS网站上直接下载的o文件（OBS RINEX观测数据文件）。

TEQC是一个命令行工具，需要在WINDOWS系统下DOS界面运行使用，并且其含有固定命令格式为：

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