基于广播星历的单点定位精化研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３Ｏ卷第３期　２００７年６月　测绘与空间地理信息　ＧＥＯＭＡＴｌＣｓ＆ｓＰＡＴｌＡＬ　ｌＮＦｏＲＭＡＴｌｏＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．，２００７　基于广播星历的单点定位精化研究　黄亿荣　，夏林元　，薛光辉　（１．武汉勘察研究院有限公司，湖北武汉４３００８０；２．武汉大学，湖北武汉４３００７９；　３．中电集团公司第５４研究所，河北石家庄０５００８１）　摘要：简要介绍单点定位技术发展的意义，探讨了单点定位的基本原理、处理方法、所涉及的误差改正以及数　据处理中的一些关键技术，对现有基于广播星历的单点定位计算方法进行了精化，通过采用低通滤波技术，使之　更具有实用性。最后根据实测数据的计算分析得到了一些比较好的结果。　关键词：ＧＰＳ；单点定位；广播星历；滤波　中图分类号：Ｐ２２８．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５８６７【２００７）０３－００２８—０６　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｒｅｆｉｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｐｏｉｎｔ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔ　Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ　ＨＵＡＮＧ　Ｙｉ—ｒｏｎｇ。ＸＩＡ　Ｌｉｎ—ｙｕａｎ　，ＸＵＥ　Ｇｕａｎｇ—ｈｕｉ　，（１．Ｗｕｈａｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｉ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ　４３ＯＯ８Ｏ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７９．Ｃｈｉｌ￣；３．Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｇｒｏｕｐ　ｏｒＣｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｎｏ．５４ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ｓ￣ｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｒｉｅｌｆｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｍｃＭ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ．Ｉｔ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｔ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｃａｌｃ￣ａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｂｒｏａｄｃａｓｔ　ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ　ｕｓｉｎｇ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ｍａｄｅ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｍｏｒｅ　ｐｒａｃｔｉｃａ１．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ　ａｃｑｕｉｅｄ　ｓｏｍｅ　ｖａｒｌｕａｂｌｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｄａｔａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ；ｓｉｎｇｌｅ　ｏｉｐｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｂｒｏａｄｃａｓｔ　ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ；ｆｉｌｔｅｒ　０　引　言　全球定位系统（ＧＰＳ）是２０世纪７Ｏ年代由美国国　防部发展的全球卫星导航定位系统，它具有全球、全天　候、实时连续导航和定位功能。它的建立从根本上解决　了人类的导航和定位问题，可以满足不同用户的需要。　左右。当然以上提到的精密单点定位都应用了载波相　位观测量，而且使用了ＧＩＳ提供的精密星历，并且都是　后处理方式，并不能进行实时定位。在国内，单点定位　技术也有了很大的提高和多方面的应用，特别是在ＳＡ　政策取消后，普通单点定位的精度迅速提高，不仅仅是　精密单点定位的应用广泛，应用于导航型接收机、ＰＤＡ、　单频型接收机中利用伪距的普通单点定位也得到了广　在国外，ＧＰＳ单点定位技术特别是精密单点定位的应用　越来越受到关注。泰国Ｃｈｕｌａｌｏｎｇｋｏｒｎ大学的精密单点　定位软件主要应用于遥感图像中的地面控制点的确定；　加拿大ＮＲＣａｎ的ＣＳＲＳ—ＰＰＰ系统能够在线地为用户提　泛的发展。在沙漠、西部边远地区以及缺少控制点的情　况下，传统的遥感影像纠正方法对困难地区获取的遥感　影像进行纠正就很困难，而应用ＧＰＳ单点定位的影像纠　供单台接收机的数据处理服务，其静态单点定位精度在　ｌ小时内能达到优于０．１　ｍ的精度；美国ＪＰＬ的Ａｕｔｏ—　正则使其成为可能；单点定位方式在国土资源、林业调　查等方面得到了广泛的应用；同时ＧＰＳ单点定位也被应　用于ＧＩＳ中的数据维护。何宗等提出了基于ＧＰＳ单点　ＧＩＰＹＳ在线静态数据处理服务能使定位精度达到２　ｃｍ　收稿Ｅｔ期：２００６—１１－０８　基金项目：国家自然科学基金项目“基于卫星定位观测量和综合滤波的多路径效应识别及削减方法的研究（４０６７４００７）　作者简介：黄亿荣（１９６４一），男，１９８５年毕业于中南矿冶学院工程测量专业，教授级高级工程师，享受国家国务院政府特殊津贴专家，　历任测绘队队长、测绘专业总工程师等职。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　黄亿荣等：基于广播星历的单点定位精化研究　２９　定位的遥感图像纠正；孙晓娟等提出在ＳＰＯＴ遥感影像　空间配准中应用ＧＰＳ；中国测绘科学研究院在２０００年　国土资源部西部退耕还林还草调查工作中便采用了这　２单差与双差定位模型　在只利用经验电离层模型和对流层模型改正大气　种方式。正是由于单点定位有其特有的定位优势，所以　我们有必要对其进行更深入的探讨，以提高其定位精　度，使其在更宽更广的范围得以应用。　影响的情况下，前者的改正有效性为７０％左右，残余影　响可达到几米或更大；为进一步削弱其对定位的影响，　本文采用了求差的定位处理方法，包括卫星间差和历元　间差。　１单点定位方法　ＧＰＳ伪距单点定位是利用伪距观测值以及广播星　２．１　星间单差　通过差分，观测站ＧＰＳ接收机的钟差影响已经消　历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行解算。　除，但由于各ＧＰＳ卫星观测方程均与参考星作差，故星　其优点是数据采集和数据处理较为方便、简单，定位处　际差观测值为非独立的相关观测值，为了消除这种相关　理比较及时，用户在任何时刻只需用一台ＧＰＳ接收机获　性的影响，在定位中需要考虑其相关权阵，本文对此情　取伪距观测量和广播轨道，就能解算获得ＷＧＳ一８４坐　形下的相关权阵进行了推导。星间差是由观测站　于　标系下的３维坐标，可以为相对定位的参考站或基准站　某历元同步观测卫星Ｊ，ｋ的观测量之差，其中ｋ卫星作　后续解算提供起始坐标；对于动态用户，可以为车载　为基准卫星，在本文中是高度角最高的卫星。　ＧＰＳ系统提供实时定位信息；为飞机、船舶、陆地运动载　２．２历元间单差　体提供导航，并且在航空物探和卫星遥感等领域有广泛　历元间单差进一步削弱了大气延迟影响，具有很重　应用前景。在点位精度较高的场合，经过观测和改进处　要的意义。根据作差方法的不同，又可以分为相邻历元　理，也可能达到３　ｍ左右的定位精度而不必要引入差分　间作差和与第一历元作差。　定位，这样不仅可满足应用需要，同时可以节省大量的　２．２．１　与第一历元作差　与第一历元作差是由观测站　于历元１，２观测卫星　时间、人力、物力、财力。　由于本文研究的是单台单频机或导航机的定位方　＿『的观测量之差，其中以第１历元为作差基准。　法的精化，所以在单差、双差中就没有站间差，只研究星　ａｙ，．　＝　一　（２）　如果在同一站，在另一观测历元３，也观测了卫星＿『，则同　间差、历元差及星间历元双差的定位方法。　理可得：　伪距定位的原理，其实质就是通过接收机的本地码　ａｙ，．　＝　一　（３）　与卫星信号的伪随机码进行相关处理，测定信号从卫星　于是以上两式可以表示为：　至接收机的传播时间。测码伪距测量值的观测方程可　简单写为：　（４）　Ｐ　＝Ｐ＋　＋ｃ（ｄｔ—ｄＴ）＋．ｄ＝　ｌ’ｄ　ｍｐ＋８ｐ，ｉ＝１，２，３　１　（１）　其中　为载波的频率；Ｐ为以ｍ为单位的测量伪距　如前同样的方法，此时，ｒ（ｔ）＝［：：　］，按同　值；ｐ为以ｍ为单位的几何距离；ｃｌｐ为以ｍ为单位的轨　样的原理推导，得出与星间单差形式相同的方差协方差　和权阵。　道误差；ｃ为以ｍ／ｓ为单位的光速；ｄｔ和ｄＴ为以ｓ为单　２．２．２相邻历元作差　位的卫星钟差和接收机钟差；ｄ　为以ｍ为单位的对流　采用同样的方法，只是此时的　层延迟误差；８。为接收机码观测值的噪声和多路径效应　（８　）的影响；ｉ表示载波频率顺序。　ｒ（￡）＝『一０　　—１　０１１　　（５）　先组成观测误差方程，然后根据广播星历中导航电　这样，得到的方差协方差阵就有所不同，此时，　文提供的轨道参数可计算出观测瞬间ＧＰＳ卫星在地固　（￡）　ｏｒ　Ａ　。　（６）　系的位置，然后根据导航电文给出的轨道摄动参数，进　一２　—１　０　０　…　０　行摄动修正，计算修正后的轨道参数，继而计算卫星在　—２　２　—１　０　…　０　轨道坐标系的坐标。其中需要顾及地球自转的影响、相　０　—１　２　—１　…　０　对论效应、电离层和对流层大气延迟改正等。在观测的　其中　０　０　—１　２　…　０　卫星数量大于４的情况下，按最小二乘法解算得出　‘一．　１　ＷＧＳ一８４坐标系下的３维坐标和接收机钟差。　．０　０　０　０　—１　２　维普资讯 http://www.cqvip.com ３０　由此，相应的权矩阵为　Ｐ４ｐ＝Ｄ４ｐ（ｆ）　其相应的权阵为（此方阵为对称阵）：　测绘与空间地理信息　１　ｎ　一　一　２００７年　（８）　（７）　３　２　●　Ｏ　Ｊ　０　４　（　一１）／ｎｊ　（　一２）／　（　一３）／　…　２／　１／　２／　ｉ　２（ｎＪ一２）／ｎｊ　２（ｎＪ一３）／　…　（２　Ｘ　２）／ｎｊ　…　３（　一３）／　ｉ　Ｂ　＝　（ｎ—Ｉ）ｘ（ｎ一１）　由上可知，两种历元间单差观测值间的相关性不　同。本文分析了星间单差的情况，下面分别对双频机和　单差值随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　０　０　１　０．２　０　３　０４　０　５　Ｏ６　Ｏ７　Ｏ　８　０　９　１　图１ａ星间单差（ａｓｈｔｅｃｈ）的Ｘ坐标　Ｆｉｇ．１ａ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ—ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　（ａｓｈｔｅｃｈ）　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　图１ｃ星间单差（１ｏｃｕｓ）的　坐标　ｒｉｇ．１ｃ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ—ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　（１ｏｃｕｓ）　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　双频机（ａｓｈｔｅｃｈ）所用数据为３小时１２分，采样率　为２０　Ｓ。单频机所用数据采样时间为４４　ｒａｉｎ，采样率为　５　Ｓ。由图１四幅图可以看出，尽管单频机的观测噪声要　大些，它们的水平定位内符合精度８５％可以达到５　ＩＩ１左　右，此时的定位结果好于非差时的精度。　‘（９）　．２（　一３）／ｎｊ（　一３）／ｎｊ　２（　一２）／ｎｊ（　一２）／　（　一１）／　单频机得到的逐历元的水平定位结果与已知基准站结　果作一下比较。　单差　随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　０　０　１　Ｏ２　０　３　０４　０　５　Ｏ．６　０７　０　８　０　９　ｌ　图１ｂ星间单差（ａｓｈｔｅｃｈ）的ｊ，坐标　Ｆｉｇ．１ｂ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ—ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｄ蠲ｒｅｒｅｎｃｅ　（ａｓｈｔｅｃｈ）Ｙ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　５　ｏ　测时间变化示意图（加　ａｓｈｔｅｃｈ）　图１ｄ星间单差（１ｏｃｕｓ）的Ｙ坐标　Ｆｉｇ．１ｄ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ—ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　（１ｏｃｕｓ）Ｙ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　２．３星间历元双差　如前述可知，此模型消除或减小了大部分的误差，　由于历元差作差方法的不同，此种方法又分为相邻历元　星间差和与第一历元作差的星间历元差。由单差的相　关性的推导过程可知，可类似的推导星问历元双差中的　ｍ　维普资讯 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第３期　黄亿荣等：基于广播星历的单点定位精化研究　３１　相关性。　不同历元观测的卫星数可能不同，因而上式中相应每一　翰＝【　二　］　观测历元的双差权阵，其维数只与相应历元观测的卫星　数有关，当卫星数目发生变化时，相应的权矩阵也要随　［　：　］　（１０）　着变化。但是，相邻历元作差的星间历元差，不同于与　第一历元作差的星间历元双差权矩阵的情况。其主要　＝【　二　０］　（１１）　区别在于：　『　一１—１　…　一１］　，（￡）ｆ　０　０１　０　０　ｌ　—ｌ　—ｌ　ｌ　＝　ｉｄ－１：：：ｉ　Ｉ　‘　最终：　（　）＝　阜　。１　）（　一１　）　Ｄ。¨‘……‘…　　（１３）　其相应的权阵为（此方阵为对称阵）：　权矩阵的维数仅取决于观测的卫星数。一般来说，　（　一１）　／ｄ’　（ｎｊ一２）／ｎｊ　（　一３）／　…　２／　１／ｄ　２（　一２）／　２（　一３）／ｄ…　（２×２）／ｒｇ　２／ｄ　３（　一３）／　…　！　ｉ　（１４）　’．２（　一３）／　（　一３）／ｄ　２（　一２）／ｄ（　一２）／ｄ　（　一１）／ｄ　下面给出与第一历元作差的星间历元双差的ａｓｈ－　基准站坐标的差值。　ｔｅｃｈ接收机伪距定位的水平坐标值情况，图２是与已知　双羞ｙ值随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　双差　值随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｅｈ）　图２ａ双差（ａｓｈｔｅｃｈ）的　坐标　图２ｂ双差（ａｓｈｔｅｃｈ）的Ｙ坐标　Ｆｉｇ．２ａ　Ｄｏｕｂｌｅ—ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ（ａｓｈｔｅｃｈ）　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　Ｆｉｇ．２ｂ　Ｄｏｕｂｌｅ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（ａｓｈｔｅｃｈ）Ｙ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　此段数据采样时长为２０　ｍｉｎ，采样率为２０　Ｓ。由以上　或减小的目的，提高定位结果。在此，我们采用的是数　两图可以看到，经双差解算的坐标值的符合精度９５％在　值滤波技术。　５　ｒｎ左右。还可以看出，在开始历元的时候，其坐标值抖动　比较大，这是由于在作双差时，需要经过一段时间，卫星的　３数值滤波器　几何图形才能达到一定强度，定位结果才能稳定。　现代滤波器理论研究的主要内容是从含有噪声的　另外，由图我们可以看出，特别是Ｙ坐标，其定位结　数据记录（又称时间序列）中估计出信号的某些特征或　果会随着时间的推移，有一个向上“漂移”的趋势，这是　信号本身。一旦信号被估计出，那么估计出的信号的信　由于我们采用的是与第一历元作差的星间历元双差。　噪比将比原信号的高。现代滤波器把信号和噪声都视　这样，对流层、电离层的残余延迟会随着观测时间增长，　为随机信号，利用它们的统计特征（如自相关函数、功率　同一颗卫星的距离变化不断加大，不断积累所以定位结　谱等）推导出一套最佳的估值算法，然后用硬件或软件　果会出现一定的“漂移”。我们有必要引入一种新的方　予以实现。主要包括维纳滤波、卡尔曼滤波器、线性预　法，来对这些随时间积累的误差进行处理，以达到消除　测器、自适应滤波器等。从功能上总的可分为四种，即　维普资讯 http://www.cqvip.com ３２　测绘与空间地理信息　２００７年　低通、高通、带通、带阻滤波器。当然，每一种又有模拟　频带分割、信号谱的求定。滤波器是用来进行频率选择　滤波器和数字滤波器两种形式。数字信号处理（ＤＳＰ）　或分辨的线性时不变系统，离散时间的时不变（ＬＴＩ）系　的核心在于根据信号和目的（分析或滤波）构造不同的　统被称为数字滤波器。本文只研究低通滤波。　系统。数字信号处理的任务可分为信号分析和信号滤　３．１　低通滤波　波两类，其中信号分析涉及信号的特性测量，通常为频　低通滤波器就是让低频通过并使高频衰减的滤波　域的运算。信号的滤波通常作时域运算，该系统通常称　器，下面给出低通模拟滤波器和低通数字滤波器的理想　为滤波器，典型的应用包括：背景噪声滤除、干扰消除、　幅频响应。　Ｉ　Ｑ）Ｉ　Ｉ　Ｐ　）Ｉ　￡尸　厂］．厂　］．厂］　．　ｏ　Ｑ　Ｑ　一２兀—兀一’　０　２兀１　图３ａ模拟低通滤波器　图３ｂ数字低通滤波器　Ｆｉｇ．３ａ　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　Ｆｉｇ．３ｂ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　图３ｃ低通滤波器的技术要求及含义　Ｆｉｇ．３ｃ　Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ｌｏｗ—ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　图３ｃ中，６。，６　分别是通带、阻带的容限，但具体技　的双差伪距序列，基本上消除了高阶次的误差的影响，　术指标往往由通带允许的最大衰减　。及阻带应达到的　形成“平滑”的序列。由此，在某一历元有ｎ颗观测卫　最小衰减　给出。　星，则要形成ｎ一１个低通滤波器。在此基础上，由滤波　３．２对双差伪距进行低通滤波　后的双差伪距序列来代替原始的双差伪距序列，参与解　经过星间历元差后，形成的双差伪距可以用低通滤　算。这样会使求得的坐标趋于稳定，滤波后的伪距双差　波器对其进行滤波处理，这样，对于低阶项，我们让其通　和未经处理的伪距双差如图４所示。　过　对于高阶项的误差，阻止其通过。经过这样处理　值　差　双　距　伪　观测历元序列（ｒｅｓｉｄｕａｌｓ）　图４伪距双差值与滤波值比较示意图　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｓｅｕｄｏ—ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｖａｌｕｅ　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　黄亿荣等：基于广播星历的单点定位精化研究　３３　双差值随观测时间变化示意［］（ａｓｈｔｅｃｈ）　双差植随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　图５ａ双差　值与滤波值比较　图５ｂ双差ｌ，值与滤波值比较　Ｆｉｇ．５ａ　Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｏｕｂｌｅ—ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　Ｆｉｇ．５ｂ　Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｏｕｂｌｅ—ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｘ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｆｉｌｔｅｒ　ｖａｌｕｅ　Ｙ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｒｄｔｅｒ　ｖａｌｕｅ　滤波前中误差观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　、　滤波后中误差随观测时间变化示意图（ａｓｈｔｅｃｈ）　图５ｃ滤波前水平中误差（ａｓｈｔｅｃｈ）　图５ｄ滤波后水平中误差（ａｓｈｔｅｃｈ）　ｉＦｇ．５ｃ　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒｒｏｒ　Ｆｉｇ．５ｄ　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ　ｅｒｒｏｒ　ｂｅｆｏｒｅ　ｉｆｌｔｅｒ（ａｓｈｔｅｃｈ）　ａｆｔｅｒ　ｒｄｔｅｒ（ａｓｈｔｅｃｈ）　由图４可以看出，经过滤波处理的伪距双差与未处　理的数据最大值可达１０　ｍ，在卫星高度角较低时，大气　４结束语　的残余误差和多路径影响比较严重，影响了定位的精　本文研究了利用单台接收机和伪距的情况下，通过　度，经过滤波处理后可起到削弱这些误差的作用。由图　广播星历获取ＷＧＳ一８４坐标系下的三维坐标的精化方　５ａ，５ｂ可以看出，经过滤波处理后的水平定位结果，比没　法。由相应的计算结果说明了在精密单点定位无法应　有经过处理的结果要平滑许多，特别是刚开始几个历　用时，例如无相位观测量或无精密轨道时，在需要精度　元，对定位结果的修正效果很好。由此可见，经过低通　不是很高的情况下，改进的普通单点定位完全有用武之　滤波的伪距双差序列用于定位结果的估算，效果很好，　地。我们发现，当卫星数目不足时定位结果相对来说较　按同样的方法，完全可以应用于单差。在此数据段中总　差，当卫星数目大于等于７颗时，卫星的定位结果比较　采样６５历元，其中滤波前有４９历元中误差小于５　ｍ，滤　好。目前，ＧＰＳ在轨卫星有２９颗，ＧＬＯＮＡＳＳ有１１颗，　波后有５４历元小于５　ｍ，分别所占百分比为７５％和　以后还会增加更多的卫星，所以卫星数目的增加会有利　８３％。而在前０．２（归一化）历元，滤波前中误差小于５　于该方法的实施和发展。同时通过考虑随观测值之间　ｍ的百分比为：１０／１８＝５５％，滤波后为：１６／１８＝８９％。　的相关性的变化其权阵变化的因素，对其结果比对分析　此段数据为ＡＳＨＴＥＣＨ仪器采集２４　ｈ数据中的一　发现，双差中存在的随时间积累的误差项对于定位结果　段，采样时间为２０　ｍｉｎ，采样率为２０　Ｓ，滤波前的水平位　有一定的影响。针对双差中随时间积累的误差项的影　置中误差标准差为２．１０６，滤波后为１．５８１，由此可见，　响，引入了数字滤波技术，对双差伪距进行处理，消除了　滤波后的定位精度比滤波前提高了。在０．２历元，即４　高阶项误差，提高了定位结果。并与原始伪距双差的定　～５　ｍｉｎ后，绝大部分可达到优于５　ｍ的定位结果。　（下转第３７页）　维普资讯 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第３期　：刘长文等：对省级基础地理信息数据库建设的思考　３７　格式、Ｍａｐｌｎｆｏ公司的ｍｉｆ格式、Ｉｎｔｅｒｇｒａｐｈ的ｄｇｎ格式，　新方法，即只更新数据库中的一个图层，其他图层保持　以及各种栅格图形数据等，基本上满足了一般数据建库　不变，如利用ＧＰＳ更新道路网，但这种更新模式可能无　的要求。此外，市面上还有很多专门用于转换数据格式　法保证图层之间的拓扑关系。　的专门工具，例如ＦＭＥ系列工具等，功能十分强大和方　最理想的数据更新模式是基于地理要素（特征）的　便灵活。　数据更新，这里涉及的问题首先要制定有关地理信息实　因此，只要提供的源数据是正确和符合规范的，那　体标识码（识别码）方面的国家标准，标识码是对各类要　么利用以上工具就可以十分方便地将数据导入到数据　素实体逐个进行标识的代码。目前，有关的国家标准仅　库中，从而顺利完成建库任务。因此，源数据的准确性　有ＧＢ／Ｔ１４３９５—９３（城市地理要素——城市道路、道路　和规范性就成为建库成功的十分关键的因素。　交叉口、街坊、市政工程管线编码结构规则》，无论从区　２．３数据生产问题　域范围还是细节程度都不能满足ｌ：１０　０００基础地理信　理想状态下，数据生产的软件平台与数据建库的软　息数据库的需要，该标准的制定对于基于要素（特征）的　件平台应相同，这样能够保证图形数据的逻辑一致性和　地理信息数据更新、数据综合、多用户在线数据编辑等　数据不丢失。但实际生产中，往往很难做到这一点，由　方面有着非常重要的意义，应尽快抓紧时间制定。　于软件平台的不同，有可能导致一个平台存在的图形在　另一个平台上找不到相对应的图形，结果造成图形丢失　３　结束语　甚至无法转换。　省级基础地理信息数据库建设是一项复杂的系统　以ＡｕｔｏＣＡＤ为例，ＡｕｔｏＣＡＤ存在拟合曲线Ｓｐｌｉｎｅ对　工程，要建设和管理好省级基础地理信息数据库，就应　象、图形块Ｂｌｏｃｋ对象、区域Ｒｅｇｉｏ＇ｎ对象、代理对象等许　认真总结其他省建库的经验，并根据本省的实际情况，　多特殊的图形对象，在ＧＩＳ系统平台中没有相应的图形　做好数据库的建库方案和数据生产流程，这样才可能在　对象。因此，在数据生产时，要避免使用这些图形对象。　较短时间内完成省级基础地理信息数据库的建设。　ＡｕｔｏＣＡＤ的扩展属性数据为ＡｕｔｏＣＡＤ所特有，ＧＩＳ软件　通常不能读取，还需要另行处理。　参考文献：　２．４　数据更新问题　［１］　赵峰，郭容寰．上海基础地理数据库的设计与建设［Ｊ］．　现在的省级基础地理信息数据库建设还没有一个　测绘通报，２００６，５２（８）：４２—４５．　统一的数据更新模式，国家ｌ：２５０　０００，ｌ：５０　０００基础地　［２］王东瑞．数据建库之我见［Ｊ］．３Ｓ世界，２００６，６（４）．　理信息数据库的更新基本采用库体更新的方法，或者说　［３］李诺夫，陈泽鹏．省级基础地理信息数据库的建库方案　是数据库重建，但这种方法不适合ｌ：１０　０００数据库的更　［Ｊ］．测绘通报，２００４，５０（４）．　新，因为用于ｌ：１０　０００数据库更新的数据源日渐丰富，　［４］　蔡娟娟．矢量数据库的建立及技术研究［Ｊ］．测绘与空间　地理信息，２００６，２９（１）：３０—３２．　更新周期长则３年，短则１年，数据库重建的方法显然　［责任编辑：王丽欣］　满足不了时间要求。最近，有人提出基于图层的数据更　（上接第３３页）　位结果进行比对，比对的结果表明，应用滤波技术对伪　的应用［Ｊ］．东北林业大学学报，２００５（４）．　距双差进行处理，确实减小了误差，在较短时间内达到　［６］　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　Ｃａｎａｄａ　ＮＲＣ．“ＧＰＳ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　水平位置优于５　ｍ的定位精度，因而提高了定位结果。　ｓｅｒｖｉｃｅ”［ＥＢ／ＯＬ］．Ｔｈｅ　ｗｅｂ　Ｐａｇｅ　ｏｆＮａｔｕｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　Ｃａｎａｄａ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｄ．ｎｒｃａｎ．ｇｃ．ｃａ．２００５．　参考文献：　［７］　Ｗｉｔｃｈａｙａｎｇｋｏｏｎ，Ｂ．，ａｎｄ　Ｓｅｇａｎｔｉｎｅ，　Ｃ．Ｌ“Ｔｅｓｔｉｎｇ　［１］何宗，牟玉香，等．基于ＧＰＳ的遥感图像纠正［Ｊ］．测绘　ＪＰＬ’Ｓ　ＰＰＰ　Ｓｅｒｖｉｃｅ”［Ｍ］．ＧＰＳ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，１９９９，３１．　工程，２００５（１４）．　［８］　Ｚｕｍｂｅｒｇｅ，Ｊ．Ｆ．１９９９，“Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ＧＰＳ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ　［２］李元科，全志杰．ＧＰＳ及其在林业遥感中的应用［Ｊ］．陕　ｓｅｒｖｉｃｅ”［Ｍ］．ＧＰＳ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，２３．　西林业科技，１９９９（１）．　［９］　Ｃｈａｌｅｒｍｃｈｏｎ　Ｓａｔｉｒａｐｏｄ　ａｎｄ　Ｐｈａｋｐｈｏｎｇ　Ｈｏｍｎｉａｍ．ＧＰＳ　Ｐｒｅ—　［３］李夕银．ＧＰＳ在ＧＩＳ数据采集中的应用［Ｊ］．测绘通报，　ｃｉｓｅ　Ｐｏｉｎｔ　Ｐｏｓｉｉｔｏｎｉｎｇ　ｏＳｆｔｗａｒｅ　ｆｏｒ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｏｉｎｔ　Ｅｓ—　２００２（５）．　ｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｒｅｍ￣ｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．ＪＯＵＲ—　［４］李征航，黄劲松，等．ＧＰＳ测量与数据处理［Ｍ］．武汉大　ＮＡＬ　ｏｆ　ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＡＳＣＥ／ＦＥＢＲＵＡＲ—　学出版社，２００５．　Ｙ，２００６．　［５］孙晓娟，范文义，等．ＧＰＳ在ＳＰＯＴ遥感影像空间配准中　［编辑：袁野］