強化學習A3C算法應用于電梯調度中的價值分析

黃剛 郭貝

[摘? ? 要]分析校內單基準站的數據質量，可以檢測校內基準站運行性能。利用TEQC及RTKLIB軟件對學院CORS站觀測數據進行處理分析，根據觀測數據有效利用率、信噪比、多路徑效應影響等指標評定數據質量，為今后基準站建設位置選址提供依據。

[關鍵詞]TEQC;RTKLIB;數據質量評估;單基站

[中圖分類號]P228.4 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–00–03

Analysis of Single Base Station CORS Data Quality based on TEQC?and RTKLIB Software

Hu Jin-yu，Wu Lu-lu

[Abstract]By analyzing the data quality of a single base station in the school， the operation performance of the base station in the school can be detected. Use TEQC and RTKLIB software to process and analyze the observation data of CORS station in our school， and evaluate the data quality according to several indicators such as the effective utilization rate of observation data， signal-to-noise ratio， and multi-path effect， so as to provide a basis for future reference station construction location selection.

[Keywords]TEQC; RTKLIB; data quality assessment; single base station

隨著我國自主研制北斗衛星導航系統（BDS）已經正式運行，使我國成為全球第3個成熟的衛星導航系統，目前全球導航定位系統主要有以下幾大系統：①以美國主導的GPS導航定位系統;②俄羅斯主導的GLONASS導航定位系統;③歐盟正在研制的Galileo衛星導航系統，隨著各個國家發射大量的衛星，在野外能夠接受到的衛星數量也越來越多，為空間位置定位服務提供了提供了新的技術支持。地面連續運行參考站（continuously operating reference stations，CORS）作為獲取數據的重要途徑，對小區域范圍內提供高精度坐標具有重要意義。GNSS接收機獲取的數據質量對定位精度和成果可靠性提供了保障，數據的質量也與很多因素有關聯，如儀器自身性能、衛星在軌的運動狀態、外部環境條件等[1-2]。

張濤，秘金鐘等基于Anubis軟件進行重新編譯，新增了BDS導航系統衛星信號的數據處理，實現了兼容四大衛星導航定位系統的數據質量檢查[3-4]。褚建春等在CORS基站建設中，利用TEQC軟件對接收的GNSS數據進行質量預處理，并對該數據評定和分析，為蘇州市CORS站建設奠定了一定基礎 [5]。吳丹，王利開發了與TEQC軟件功能相近的軟件QC，能為新一代RINEX格式的GNSS數據提供質量檢測，并對驗證其軟件的正確性[6]。余文坤等以VisualBasic.NET為基礎，對TEQC軟件進行封裝，使其具有可視化操作性。

文章利用TEQC和RTKLIB軟件對校內建設的基準站數據質量檢查，并分析其數據精度，為今后在新校區基準站建設提供科學依據。

1 軟件介紹

本實驗將通過兩款軟件對數據進行分析：①利用TEQC對數據進行預處理，并對生成的文件QCVIEW32繪圖;②利用RTKLIB直接分析數據質量并通過matlab繪制數據質量差異性。

2 GNSS數據質量檢查方法及評價指標

觀測數據質量的評價指標有：周跳、多路徑效應、數據利用率、信噪比等。

2.1 數據利用率

數據利用率是指觀測數據的實際能夠使用到歷元數與理論歷元數之比，其定義為：

（1）

它在一定程度上能夠反映觀測數據的可用性與完好性，是作為評判數據質量很重要的一個指標。在數據出來過程中，當數據利用率較低時，會對點位的空間位置有較大的影響，通常要求連續運行參考站的觀測數據利用率在85 %以上。

2.2 多路徑誤差

在GNSS測量過程中，如果測站周圍的存在湖泊、高大建筑等反射物，可將GNSS信號反射后進入接收機天線，從而延長了傳播路徑，研究表明，多路徑對L1載波相位觀測量的影響最大可達5 cm。多路徑效應也是GNSS測量中的主要誤差源之一。

2.3 信噪比

信噪比指載波信號強度與噪聲強度的比值，該項指標反映接收機質量、偽距及相位觀測數據的質量，信噪比越大，信號受到的影響越小。根據研究表明，連續運行參考站中，L1載波的信噪比SN1>4，L2載波的信噪比SN>6。

2.4 周跳

當衛星信號被障礙物遮擋或者無線電干擾時，會發生短時間內失鎖，導致載波相位觀測值中的整周計數發生突變的，這種現象稱為周跳。周跳探測的方法很多，有多項式擬合法、卡爾曼濾波法、小波分析法，TEQC采用電離層殘差法探測和評定周跳，周跳比能夠在一定程度上能夠反映載波相位觀測值的跳變情況，其值越大，說明該數據在觀測時間段內出現的周跳越少，數據質量越好。一般情況下，周跳比大于1000，說明該組數據相對較好。E86016DB-1FC8-4E44-8A04-087AD115D804

2.5 電離層延遲及電離層延遲變化率

電離層是高度在60～1000 m的大氣層。由于受到太陽輻射，該層被電離出大量的電子和正離子，當衛星發射的信號穿過電離層時，其傳播速度將發生改變，從而導致傳播路徑延長，電離層的影響會隨頻率而變化，可通過在雙頻載波（L1和L2）線性組合消除或減弱電離層造成的影響。

以校內基站2020年6月7日和7月8日兩天觀測數據為例，利用TEQC及RTKLIB軟件對數據進行預處理分析，其原理對偽距和載波（L1和L2）相位的線性組合方法，分別計算多路徑效應、電離層的影響、以及周跳對于數據質量的影響。用到如下命令：

TEQC+qc–navtemp1580.20ntemp1580.20o，將會生成一個匯總文件及8個圖形的文件。質量匯總文件分為兩部分，分別是信息總結和長報告。信息總結給出了一個匯總（summary）列表;長報告涵蓋了在數據出來中系統基本參數的設置和數據質量的具體分析。

3 算例分析

選取校內基準站2020年7月8日（大暴雨）和6月7日（雷陣雨）的兩天的觀測數據進行分析。原始數據觀測時間為48 h;采樣間隔為1 s;衛星截止高度角為10°，數據的預處理如下。

根據以上采集的數據，對RTKLIB軟件數據預處理做如下策略，將采樣間隔設置為5 s;衛星截止高度角設置為10°;時段為2020年6月7日和7月8日兩天觀測數據。通過圖表可分析該兩天數據質量，可見性、天空視圖可看出能夠接收到的衛星數量及觀測時間長短，DOP值可判斷GNSS定位精度，其值越大，誤差也越大以及多路徑效應對衛星信號的影響。

通過對CORS站2020年7月8日（大暴雨）和6月7日（雷陣雨）的數據進行對比，分析評定數據的精度。

從起止觀測時間，數據的有效率，L1、L2多路徑效應的影響，以及周跳信息等分析。發現2020年6月7日和7月8日兩天觀測數據有效率較為平穩，根據TEQC評價指標，6月7日的觀測數據利用率為86 %，周跳比16 546，本文數據采集長度為1 d，采樣間隔為5 s，共有17 280歷元;7月8日的觀測數據利用率為85 %，周跳比19 546。根據IGS數據質量檢查精度要求，所建設的基準站其MP1平均值小于0.5，MP2平均值小于0.7（數值越小，說明其觀測數據質量越精確）。以此作為參考值，查看數據質量報告，Moving average MP1=0.335 m，Moving average MP2= 0.582 m。筆者單位建設的基準站觀測數據的多路徑效應均小于指標值，說明該基準站能夠適用于筆者單位的教學工作。

衛星L1、L2載波對應的多路徑誤差如圖1所示。圖1（a）、（b）表示2020年6月7日載波L1、L2對應的多路徑誤差MP1、MP2，圖2（a）、（b）表示2020年7月8日L1、L2載波對應的多路徑誤差MP1、MP2。6月7日為晴轉多云天氣，7月8日為大暴雨。通過對L1、L2載波的多路徑誤差MP1、MP2數據精度分析發現，6月7日L1、L2載波的多路徑誤差整體相差不大在0.3 m的誤差范圍內，而7月8日L1、L2載波的多路徑誤差較之前數據要偏大一些，在±0.4 m的誤差范圍內。整體影響比較穩定。

這說明筆者學校的基準站的站址周邊影響GNSS信號因素較少，整體來說，多路徑效應干擾較小，能夠滿足校內CORS站建設需求。

4 結束語

通過對校園內單基站CORS兩天的數據進行分析，在觀測值有效率、該基準站在觀測數據有效率、多路徑誤差等質量指標中，基本驗證筆者單位建設的基準站符合規范的精度要求。但在7月8日下雨天，對于數據的質量會有一定影響，這考慮到由于該基準站建設有了一定年限（只能接收雙星衛星信號）。隨著多衛星導航系統，特別是我國北斗衛星導航系統的已經全面開始應用，文章研究結果對將來新校區基準站的應用和探索具有指導意義。

參考文獻

[1] 王利黨， 熊登亮， 李迎，等. 基于Anubis的多星多頻GNSS數據質量檢查與可視化分析[J]. 昆明冶金高等?？茖W校學報， 2019， 35（4）：10.

[2] 高奮生， 劉穎， 賈涼，等. 南京CORS數據質量評估方法研究[J]. 地理空間信息， 2021， 19（6）：5.

[3] 張濤， 秘金鐘， 谷守周. Anubis的GNSS數據質量檢核可視化表達與分析[J]. 測繪科學， 2017， 42（12）：9.

[4] 吳丹， 王利， 張勤，等. GNSS數據質量評估軟件的實現及驗證分析[J]. 測繪科學技術學報， 2015， 32（4）：344-348.

[5] 褚建春， 周醉. TEQC軟件在SZGNSS-CORS參考站勘選中的應用[J]. 現代測繪， 2014， 37（1）：34-35.

[6] 陳佳清. 利用TEQC及RTKLIB軟件分析GPS數據質量[J]. 導航定位學報， 2016（1）：5.E86016DB-1FC8-4E44-8A04-087AD115D804