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摘要:随着北斗三号的全球组网以及LBS、物联网和智能驾驶的发展,GNSS模块开始向小型化、集成化方向发展,并越来越贴近人们的日常生活。GNSS应用也从专业应用开始走向大众应用。对普通用户而言,GNSS仍具有较强的专业性,在使用中难免会遇到各类问题。因此介绍GNSS模块的快速评估方法供大家参考。   目的 GNSS模块一般由两大部分构成,即实现信号捕获跟踪的射频基带模块以及定位解算的算法模块构成。信号捕获跟踪的性能直接决定了后续定位测速授时的精度,因而对GNSS数据质量进行评估意义重大。   方法 //零基线法 采用零基线双差,可消除或削弱卫星钟差、电离层误差、对流层误差、接收机误差、天相线位中心偏差等。因此,零基线双差的结果即为GNSS模块在信号捕获、跟踪上的内部噪声,所以可以用零基线双差的结果评估GNSS板卡的观测量精度。采用同一室外天线,接功分器送至两块板卡a、b,待搜星稳定后,连续观测30min,统计其载波、伪距精度。 ——伪距精度 具体计算方法为:利用公式(1)先对板卡a和b的同一颗卫星的伪距观测值作差(单差);再利用公式(2)将不同卫星的两次单差结果再次作差(双差)。利用公式(3)可计算单颗卫星的伪距精度。下式中,O为伪距观测值,上标为卫星编号,下标为板卡编号,SD为单差观测量,DD为双差观测量。  (1) (2) (3) 正常情况下,零基线双差观测值应为零均值高斯分布。且针对某一频点,接收机通道对于捕获跟踪具有一致性。因此,可采用某颗高度角和SNR较高的卫星作为参考星,对该频点的所有卫星求双差,则该频点的伪距精度为公式(4)  (4) 其中,i为历元,j为卫星的PRN号,q为参考星的PRN号,n为双差观测量个数。 ——载波相位精度 同伪距跟踪有所不同的是,载波相位双差观测值会存在整周模糊度N,当卫星被持续跟踪时,整周模糊度是保持不变的,可对双差观测值历元间求差得到三差观测值以消除整周模糊度影响,如公式(5)。 (5) 该频点的载波精度为  (6) 式中,t1,t2为两个相邻历元,TD为三差观测值。 司南导航的K8系列模块采用新一代SOC芯片+AGC射频芯片架构,支持全频点全系统信号,具有较低的内部噪声和较高的观测量精度,达到国内一流水平。下表列出了K8双频模块的载波伪距精度同《北斗卫星导航系统民用全球信号多模多频高精度板卡产品技术要求和测试方法》里对GNSS模块的伪距载波精度。 表1  K8双频模块观测量精度 信号 K8模块 规范要求 伪距精度(m) 载波精度(c) 伪距精度(m) 载波精度(c) L1 0.083 0.002 0.16 ≤1mm L2C 0.094 0.005 0.16 G1C 0.067 0.003 0.20 G2P 0.055 0.003 0.20 B1I 0.091 0.002 0.16 B3I 0.021 0.002 0.12 E1c 0.097 0.003 0.12 E5b 0.039 0.002 0.09   //原始数据质量分析 目前主流的数据质量评估工具有TEQC,BNC,Anubis等,一般采用以下指标。 ——信噪比(Signal-to-noise ratio,SNR):定义为信号功率与噪声功率之比,可用来衡量测距信号质量的优劣,信噪比值越大,说明观测信号的质量越好。一般情况下,RINEX文件会直接给出信号的信噪比。SNR与卫星高度角正相关,高度角越高,SNR值越大。 图1 K8模块GPS系统SNR天空图 ——MP值:伪距多路径,可体现出模块的多路径抑制能力,一般越小越好。计算方法为: 图2给出了K8双频模块的GPS多径天空图。 图2  K8模块GPS系统MP值天空图  ——数据完整率:模块实际观测到的有效观测量的值/卫星星历计算的理论值。数值越大,表示板卡输出的观测数据越完整,对空无遮挡情况下,该数值应该为100%。 ——周跳比(O/SLPS):板卡有效观测值的数量/周跳次数(周跳次数为0时取1)。 如果某颗卫星在单位历元的两个频率上,检测到周跳情况,则认为该历元产生周跳现象。一般采用MW和GF组合方法进行周跳的探测与评定,O/slips值越小,说明出现周跳越严重。 在对空无干扰环境下,周跳比大于8000。 表2  K8模块数据质量分析   BDS GAL GLO GPS 观测时长(h) 24 24 24 24 数据完整率(%) 100 100 100 100 MP1(m) 0.16 0.29 0.29 0.18 MP2(m) 0.12 0.2 0.27 0.22 O/Slips 1214246 236000 398990 488196 平均SNR1 45.22 43.66 47.96 44.32 平均SNR2 46.46 47.74 47.46 46.68 卫星总数 32 21 19 30   总结 本文介绍了双板卡零基线双差法、零基线三差法对观测量精度的评估方法,以及观测数据的质量评估指标,便于用户对GNSS模块快速评估,期望能为大家提供一些参考。   参考文献: [1] GB/T 39399-2020, 北斗卫星导航系统测量型接收机通用规范[S]. [2] BDS-JSCS-2021-005, 北斗卫星导航系统民用全球信号多模多频高精度板卡产品技术要求和测试方法[S]. [3] 陈澍,任永超,张绪丰,等. GNSS 接收机原始观测值精度测试与分析[J].导航定位学报,2022,10(1): 140-146.
2022/05/06 白箭头 黑箭头
电离层对RTK定位的影响,如果在作业中遇到这种情况怎么办?如何解决?可以到类似的网站,如中国GNSS电离层观测网,了解电离层延迟的统计情况。网站中一般用TEC表示,大家可以把TEC转化成m,来看一下延迟量具体有多大。一般情况下,阳光较烈的时候,例如正午,电离层是相对而言比较活跃的。出现这种情况的时候也可以多做几次测量。
2022/04/28 白箭头 黑箭头
高精度模块是RTK接收机的关键元器件,提升模块的性能则成了测量高效、便捷、安全的核心所在。
2021/11/23 白箭头 黑箭头
司南导航CDC.NET同时针对数百站点的接入及大众行业级海量用户并发服务的应用需求,引入高级消息队列协议(AMQP)总线技术,考虑了面向规模化基准站网(单服务器200以上基站、10000以上流动站)接入负荷下的各核心业务层的分布式处理框架,优化GNSS数据逻辑处理流程,提升高负载条件下的计算机运算效率,可提供格网化差分服务,实现规模化系统应用,以满足专业用户、行业应用等不同需求。
2021/11/01 白箭头 黑箭头

 常见问题

随着现代测绘技术的发展还有计算机技术的广泛应用,在测绘这个行业中,有一些比较先进的电子测绘技术也随之得到了大规模的应用。这些很新技术的应用,可以有效的改善在传统测绘工作当中出现的弊端问题,极大力度的提升测绘行业的自动化建设水平。下面主要是介绍一下GPS-RTK在工程测量中的应用有哪些?
2022/05/11 白箭头 黑箭头
随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施,我省的高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇,这就对勘测设计提出了更高的要求,随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展,公路设计已实现CAD化,有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持;建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链,减少数据转抄、输入等中间环节,是公路勘测设计“内外业一体化”的要求,也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制,作业强度大,且效率低,大大延长了设计周期。
2022/05/07 白箭头 黑箭头
GPS测量指的是GPS卫星发送导航定位的信息,发送信号的对象有海洋和陆地等,只要能接收到信息,那GPS所传递的信息都可看到,并且进行导航定位测量。在这个原理的基础之下,科学家加设了它的用途,既可通过动态来传递静态的信息,又可跟踪动态信息变量,还可接收到到基准站跟卫星的同步观测数据,及高精度信号的传播时间。
2022/05/07 白箭头 黑箭头
RTK测量技术一般需要结合路线的地形特点等进行施工放样,从而保证施工放样的精度,同时还需要进行加密控制点的设置。加密的控制点的布设方案如下:以路线走向布设一级加密点,每隔400米左右布设一点。
2022/05/07 白箭头 黑箭头
RTK技术在管线工程测量的应用当中,它必须要制定一套完整的作业流程。具体流程如下:
2022/05/07 白箭头 黑箭头
北斗卫星导航系统由我国自主研发,具有独立的知识产权,遵循开放性、自主性、兼容性和渐进性的建设原则,旨在建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的卫星导航系统,以促进卫星导航产业链形成,形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系,推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
2022/05/06 白箭头 黑箭头

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