GPS數據處理技術相關研究

王盛

摘要：主要對GPS數據處理相關問題進行探討。在進行GPS數據處理時，闡述GPS數據預處理，GPS數據處理的具體流程，在此基礎上對GPS作業的技術要求進行了明確與規范。

關鍵詞： GPS數據處理，處理流程，技術要求

Abstract: The main issues related to GPS data processing are discussed. During processing GPS data, the GPS data preprocessing described, GPS data processing specific process, on the basis of operation of the GPS for a clear technical requirements and specifications.Keywords: GPS data processing, processes, technical requirements

中圖分類號：C37 文獻標識碼：A文章編碼：

一、引言

全球定位系統(GPS)已在國民經濟和國防建設的各個領域中得到了廣泛的應用。新一代衛星導航定位技術的高度自動化和所達到的定位精度及其潛力，使廣大測量工作者產生了極大的興趣。本文就GPS數據的傳輸和處理及其原理等方面對作簡要分析。

二、GPS數據處理概述

（一）GPS數據處理特點

1.數據量大：GPS設備數據之大，信息量之大是常規測量方法無法相比的，即使按連續同步觀測，15s自動記錄一直數據的普通模式也是如此，若是按每15s采集一組數據，一臺GPS車載終端1h將會有240組數據，每一組數據都很大，這就對GPS的監控平臺處理的平臺非常有考驗了。

2.數據處理復雜：采用數學模型，算法等形式多樣，從采集到的原始數據到GPS定位成果，整個處理過程十分復雜，每一過程的數據模型和就算方法各不相同，每一過程都需要對不同的數據進行有序的組織，檢驗和分析。

3數據處理處：GPS車載終端設備的數據處理相對于其他設備的要求更加高一些，因為用戶在車輛行駛的時候需要用到行駛路面和車輛的車速的信息這就對GPS終端的數據處理要求非常快了，但數據量又大，所有一般GPS監控平臺會根據用戶的需要剔除不需要處理的數據進行保存，計算出用戶需要的數據傳輸給用戶。

（二）GPS數據處理流程

GPS精密數據處理從原始衛星觀測數據開始到最終定位成果，可分為GPS基線向量解算和GPS基線向量網平差計算兩個階段。GPS數據處理的基本流程如圖1所示。

圖1 GPS數據處理基本流程

三、GPS數據處理

（一）GPS數據預處理

數據傳輸：數據傳輸是用專門的傳輸電纜連接接收機與計算機，并選擇后處理軟件中的數據下載功能將接收機內的觀測數據傳輸到計算機。

數據分流：數據分流是在進行數據傳輸的同時，系統將自動進行數據分流，將各類觀測數據歸入不同的文件，通過解碼將各項數據分類整理，并剔除無效的觀測數據和冗余數據，建立不同的數據文件，為下一步的處理做準備。

數據文件格式標準化：將不同類型接收機的數據記錄格式，項目和采樣間隔，統一為標準化得文件格式，以便進行統一的處理。

整周跳變的探測和修復：確定整周未知數的初始值大多數采用偽距觀測值來估算。

觀測值的各種模型改正：預處理所采用的模型和方法的優劣，將直接影響最終成果的質量，是關系GPS作業效率和精度的重要環節。

（二）GPS數據的數據處理流程

（1）在數據的采集工作完成之后首先要建立系統的坐標系，通過使用TOG的系統編輯功能模塊增加橢圓圖像并且輸入定義的系統坐標的輔助名稱、長半軸以及偏心率，而短半軸的數據可以通過數據進行自動生成。之后是進行三項參數轉換，將坐標系轉換后定義到橢圓形的模型之中，增加一個坐標的系統組，將其命名為分析的模型名稱。最后的工作過程是在坐標系中添加橫軸的摩卡托投影，同時要根據已經定義好的基準數據進行及時的修改并確定正確的名稱，這時要將自定義下的坐標系統進行保存退出，需要注意的是在做這個工作步驟中不是每次的數據都要做保存退出，在第一次修改過程之后只要不改變圖像中的子午線就可以一直沿用原有的坐標圖形系統。

（2）在TGO的新建項目中需要對一個新的項目進行命名，同時選擇一個路徑和模塊，選取模塊的單位以米為準，將路徑修改為自定義路徑，制定符合條件的項目屬性，修改坐標系中的坐標系系統設置，使其符合系統要求。具體過程是通過選定新的坐標系之后選定改變，再在建立好的坐標系統之后運行就可以了，這樣就完成了新項目的獎勵。

（3）導入靜態的觀測類數據，一般導入的數據格式都是data類數據，在數據導入的過程中要做一定的合理性修改，比如點的具體位置和名稱以及天線高度和類型以及其他各類參數的測定方法，這些參數的改變都需要根據實際的測量的量進行修改，在點擊確定之后，圖形就會直接顯示出來，此時就表現為觀測數據已經正確地載入TGO的軟件當中。

（4）在處理視圖中的時間線中，對于一些跳躍十分明顯的觀測數據要及時地予以禁止其參與數據的平均參數預算，這樣可以在一定程度上提高數據計算的準確值。在刪除STAR觀測數據的同時要注意將每一時段控制在良好級別的數據級別，否則就會在處理基礎線的過程中出現系統報錯。

（5）在時間線的處理工作結束之后就可以進行對全球定位系統的基礎線處理工作，首先要根據需要修改GPS模型的處理形勢，選出合理的數據基礎線，點擊基礎線后等待數據基礎線 的處理。如果數據線的擬合優度良好就需要保存處理結果同時也可以獲得基礎線的結果報告。如果基礎線的擬合優度數據情況不佳，就需要對視圖中的時間線進行重新處理，直到基礎線的要求符合精度要求為止，在基礎線處理完成之后通過查看與之相關的結果獲得數據處理結果，設計出殘差分布圖形。

（6）在基礎線處理工作完成之后，要對GPS生成的數據進行無約束性的平方差計算，首先應選擇平方差，選擇基準中的WGS進行無約束平差，點擊后系統軟件會自動進行處理，平差結束后可以查看平差報告，查看迭代平差時通過，如果不通過則再次進行加權計算，知道平差通過要求為止。

（7）最后是GPS的最終數據處理階段，如果想取得一個比較完整的結果就需要對計算成果進行輸出，輸出的結果一般有兩套坐標體系和兩個報告，一般是網型平差約束報告和環比平差報告以及當地坐標系和WGS坐標，輸出的坐標在進行導出自定義之后可以以data文件的形式進行各個點的信息進行坐標輸出。

四、GPS的作業技術要求

（1）觀測組進行的工作應當嚴格依據規定的時間進行作業。

（2）在金叉接收器電纜和電源以及各類移動硬件連接設備無誤后才可以開機。

（3）開機之后通過對指示燈和儀表進行檢查，顯示正常后才能進行調試和控制各個單元和時段的信息。

（4）接收機在參與作業的過程中，應該隨著整個作業過程的各個步驟填寫工作簿中的記錄。

（5）在每次觀測之后應當量取一次天線高度，每兩次的測量誤差不應該大于三毫米，并取得平均值作為最后的天線高度，如果極差距離超限，則需要查明原因，并及時提出處理方案對作業過程實施修正。

（6）在同一個觀測的時段中不能進行接收器的重新啟動、改變衛星的最大高度截角、自行調試和改變文件的采取時間間隔等功能。

（7）觀察員在觀測作業期間要防止接受設備的震動，同時也要防止其他工作人員或物體阻擋信號或者碰觸天線。

（8）在整個觀測作業期間，不能夠在作業中心五十米范圍內使用電臺和對講機，以免對觀測結果造成干擾。

（9）因為觀測期間的天氣可能存在惡劣天氣，因此要保證接收器的陽光直曬和降雨的影響，保證接收器的正常工作。

（10）在最后作業過程結束后，要對所有的規定作業項目進行檢查，當所有的數據顯示符合要求且記錄與資料完整沒有疏漏才能遷移站點。

五、結束語

與常規測量任務一樣，由GPS測量獲得的測量數據，也需要經過數據處理才能得到實用的成果。而GPS接收機采集的是地面接收天線至衛星的距離和衛星星歷等數據，這與常規測量技術測量所得到的地面點間的相對關系量（如角度，距離，高差等）不同，而GPS測得的成果是基于WGS-84世界大地坐標系的，而使用者需要的卻是本國或某一地區的點位坐標，所以要得到有使用意義的測量定位成果，其測后數據的處理會較常規測量方法復雜。下一步工作將針對數據的處理，如何進一步的簡化其處理流程，得到更加精確的結果。

參考文獻：

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