基于TEQC的數據預處理分析

趙傳華，秘金鐘，黨亞民

（1.山東科技大學，山東 青島 266510；2.中國測繪科學研究院，北京 100830）

1 引言

參考站連續正常運行是整個CORS系統能否充分發揮效用最為關鍵的部分，更清楚地了解已建站周邊環境是否存在對參考站的干擾、能否引起多路徑效應的反射物、以及對流層和電離層的影響情況，對確保系統穩定運行具有重要意義［1］。TEQC （Translation，Editing and Quality Checking）是一款由UNAVCO組織開發的以GPS/GLONASS數據質量檢核為核心，并具有數據格式轉換和數據編輯功能的優秀軟件［2］。本文利用該軟件對河北省CORS網的部分數據進行檢測，并得出了一些有益的結論。

2 TEQC軟件簡介

TEQC軟件是一款功能強大的 GPS/GLONASS數據預處理軟件，主要包含3個模塊：①數據格式轉換模塊；②RINEX數據編輯模塊；③數據質量檢核模塊，用于檢查雙頻GPS接收機動態和靜態數據的質量，是TEQC軟件的核心［3-5］。

2.1 格式轉換

下面用例子來說明格式轉換功能的實現，二進制文件格式轉換為RINEX格式的命令。

TEQC是一個命令行運行軟件，在DOS/Windows DOS環境下運行，以Trimble的＊.dat文件為例；命令為：＞teqc－tr do－week1250＋nav bjfs0180.01n＋bjfs0180.dat＞bjfs0180.01o

其中：－tr指接收機的類型為trimble；do指明輸入文件為dat文件、輸出為RINEX觀測數據文件 （o－文件）；－week1250（可選）指對應的GPS周數，或以年/月/日方式表示；＋nav指明同時輸出RINEX導航數據文件；轉換結果文件為bjfs0180.01o和bjfs0180.01n。

2.2 數據編輯

該部分主要由以下五項內容：①RINEX文件頭部分編輯；②RINEX文件的分割；③RINEX文件的合并；④衛星系統的選擇及特定衛星的禁用；⑤設置衛星高度角。

（1）RINEX文件頭部分編輯例如更改RINEX文件中的站名可使用命令：

teqc－0.mo HBWH hbwh0150.10o＞/result/hbwh0150.100

（2）RINEX文件的分割

如提取上述RINEX觀測數據文件hbwh0150.02o前20min的觀測數據，可使用命令：

teqc＋dm 20bwh0150.10o＞ hbwh0150a.10o

（3）RINEX文件的合并

TEQC也可用于RINEX文件的合并，如需要將各時段數據合并為單日文件，可使用：

teqc hbwh138？.10o＞hbwh1380.10.o

（4）衛星系統的選擇及特定衛星的禁用

有的接收機可同時接收GPS和GLONASS兩種數據，如果只需要單系統數據，就可利用TEQC軟件進行分割，命令為：

teqc－R source.＊＊o＞ GPS.＊＊o；teqc－G source.＊＊o＞GLONASS.＊＊o

（5）設置衛星高度角［7］

用如下指令設置衛星高度角限值為5°：＞teqc－set＿mask 5輸入文件 ＞ 輸出文件

2.3 質量檢查

該模塊是TEQC的核心，主要是利用偽距觀測值和載波相位觀測值的線性組合對靜態或動態雙頻GPS和GLONASS數據進行檢查。有2種模式：lite模式和full模式。

Lite模式只需要o文件，命令為：teqc＋qc source.＊＊o，生成7個文件：＊.＊＊S，＊.iod，＊ .ion， ＊ .mp1， ＊ .mp2， ＊ .sn1，＊.sn2。

Full模式需要o文件和n文件，命令為：teqc＋qc－nav source.＊＊n source.＊＊o，若o文件和n文件在同一目錄下，也可寫為：teqc＋qc source.＊＊o，此時TEQC會自動尋找n文件。此模式下產生9個文件，除上面提到的7個文件還增添了衛星和接收機天線的位置信息以及＊.azi，＊.ele兩個文件。

其中，＊.＊＊S分析結果匯總文件；＊.ion L1/L2電離層延遲；＊.iod電離層延遲的變化率；＊.mp1L1載波上的C/A碼或P碼多路徑觀測誤差；＊.mp2L2載波上的P碼多路徑觀測誤差；＊.sn1L1觀測值的信噪比；＊.sn2L2觀測值的信噪比；＊.ele衛星高度角；＊.azi衛星方位角。

參考站的數據質量分析主要由四部分組成：多路徑誤差分析 （MP1、MP2）、數據完整性、信噪比 （SN1、SN2）、觀 測 值 和 周 跳 比 值 （o/slps）。數據完整性為 Possible obs/Complete obs的比值，即：預期歷元數與實際歷元數比值；o/slps為實際歷元數與周跳數的比值，有時也用CRS＝1 000/o/slps表示；多路徑誤差直接反映了站點周圍的環境質量，S文件中對多路徑誤差分析較為詳細［8］。

TEQC處理后結果文件中的MP1、MP2分別表示L1、L2載波上的多路徑效應對偽距和相位影響的綜合指標，其結果以均方差RMS表示，計算公式分別為［9］

式中，p1、p2分別是雙頻偽距觀測值，φ1、φ2為相位觀測值；α為L1、L2波段的頻率值之比的平方。

結果文件＊.ion、＊.iod分別是觀測時段的電離層延遲與變率，＊.sn1、＊.sn2分別是L1、L2的信噪比。

如果iod變化速率大于400cm/min，一般認為存在相位周跳。

其中λ1、λ2是波長，L1、L2是雙頻載波相位觀測值，n1、n2是整周模糊度，m1、m2是雙頻載波相位觀測值的多路徑效應。

3 算例分析

本文利用河北省CORS網的部分數據進行分析和驗證。由于數據有限，實驗中采用TEQC軟件只處理了2010年年積日為第119天、121天、302天，00：00：00～23：59：30的數據，采樣率為30s。現將第121天數據的質量檢測結果進行統計如表1。

表1 2010年第121天TEQC軟件質量檢測結果統計 （截止高度角為10°）

從上表可看出數據完整性最大為100%，最小為98.8%；無效觀測值最大為0.69%，最小為0.00%；MP1最大值為0.31，最小值為0.28；MP2最大值為0.37，最小值為0.32；CSR最大值為0.707，最小值為0.287。根據數據檢測經驗值：MP1＜0.35，MP2＜0.45，數據完整性＞95%，無效觀測值比例應小于5%［10］，SN1＞6，SN2＞4，1/2的CSR值小于5，可見本次用的6個站點的數據質量均滿足上述要求。CZNP、HSZQ、SJZX 3個站的數據完整性達到了100%，觀測能力較強，SJJZ站最低，但數據完整性也達到了98.8%，也滿足要求。

對6個站的第121天的理論觀測數和實際觀測數進行統計，如圖1。從圖中可看出6個站的理論觀測數和實際觀測數都很接近，SJJZ站雖有差距但數據完整性也達到98.8%，結論與表一所呈現的結果一致。

圖2顯示了觀測歷元和周跳比的情況，從圖2可看出除SJZX站外其余5個站上第119天的觀測歷元和周跳比總體上要大于第121天和第302天的值。除BDMC站、SJZX站外其余4個站第302天的值要大于第121天的值。CZNP站3天觀測歷元和周跳比的值總體上要大于其他站，說明CZNP站在這些天的觀測數據質量最高，周跳最少，觀測站受遮擋情況較輕，其他站的質量稍差但也都達到標準要求。

圖1 6個站的理論觀測數和實際觀測數統計

圖2 觀測歷元數/周跳統計

利用TEQCPLOT提供的程序還可以畫出L1、L2、SN1、SN2的直觀圖，本文畫出了第121天BDMC站L1、L2的多路徑效應，如圖3、圖4。從圖3、圖4可看出基本上每個時段的可見衛星數都達到9顆，且MP1的值普遍小于0.35，MP2的值普遍小于0.45，均滿足經驗要求。

圖3 BDMC站L1的多路徑效應影響

圖4 BDMC站L2的多路徑效應影響

圖5、圖6是6個站上L1、L2的信噪比情況，從圖中可看出當衛星高度角為0時，信噪比也為0，隨著衛星高度角的增大信噪比逐漸增大，并趨近于平緩。從圖中也可看出6個站上的信噪比非常接近，相差不大，而且L1的信噪比要大于L2的信噪比，信噪比越大，誤差越小。

圖5 L1信噪比

4 結論

圖6 L2信噪比

通過利用TEQC軟件對河北省CORS網6個站的數據進行處理分析，并從數據完整性、無效觀測值比例、多路徑效應、周跳等幾個方面進行綜合分析，結果表明6個站的點位附近沒有大型的反射平面，多路徑效應較小，觀測環境較為理想，數據質量均滿足經驗要求，數據質量高，可被充分利用。

［1］陳中新，奚長元，范占永，等.應用 TEQC對 GPS連續參考站數據進行質量分析［J］.全球定位系統，2007（3）：35－37.

［2］余文坤，戴吾蛟，楊 哲.基于TEQC的GNSS數據質量分析及預處理軟件的設計與實現［J］.大地測量與地球動力學，2010，30（5）：81－85.

［3］UNAVCO Facility.TEQC—The Toolkit for GPS/GLONASS/Galileo/SBAS Data［EB/OL］.（2011－07－31）［2012－12－26］.http：//facility.unavco.org/software/teqc/teqc.html.

［4］聶桂根，王 院.TEQC軟件對GPS數據質量的評定及軟件界面的開發［J］.全球定位系統，2003（4）：32－38.

［5］武軍酈.一個用于 GPS數據操作的實用軟件［J］.全球定位系統，2004（2）：48－50.

［6］田云鋒.TEQC在 GPS數據預處理中的應用［J］.計算機與信息技術，2008（12）：63－66.

［7］范士杰，郭際明，彭秀英.TEQC在 GPS數據預處理中的應用與分析［J］.測繪信息與工程，2004，29（2）：33－35.

［8］李洪玉，王耀強，陳 雷，等.利用 TEQC對 GPS數據質量的分析［J］.測繪與空間地理信息，2009，32（2）：80－82.

［9］林淑冰，占 惠，王海清.TEQC檢驗在福建省GPS連續觀測基準站勘選中的應用［J］.華北地震科學，2009，27（3）：35－40.

［10］吳文壇，張現禮，史進志.TEQC在河北 CORS系統站點環境檢測中的應用［J］.地理空間信息，2009，7（6）：81－84.