文章编号:049420911(2009)0120034203
中图分类号:P228.4 文献标识码:B
杨荣华
1,2
gps组合，花向红1，吴文英2，李 昭1，许乘权
2
(1.武汉大学灾害监测与防治研究中心，湖北武汉430079;2.闽江学院地理科学系,
福建福州350108)
A New M ethod of M ulti pa th Correcti on i n GPS and
Pseudolite D eforma ti on M on itor i n g
Y ANG Rong 2hua,HUA Xiang 2hong,WU W en 2ying,L I Zhao,XU Cheng 2quan
摘要：针对DC 算法直接计算GPS 伪卫星组合观测值的整周模糊度时，多路径影响不能作为一个常数消除的特征，提出一种新的 多路径改正法———三次多路径单差值改正法，并利用该算法对实测GPS 伪卫星数据进行处理。实际计算表明，该方法是采用DC 算法后消除变形监测中多路径影响的极好方法。
关键词:GPS；伪卫星；变形监测；多路径改正法
收稿日期:2008209202
基金项目：福建省自然科学基金资助项目(2008J0245)
作者简介：杨荣华(19792)，男，湖北黄陂人，助教，博士生，从事GPS 应用和测量数据处理。
一、概 述GPS 精密测量应用于变形监测领域时，其三维
定位的精度和可靠性等方面还存在一些缺陷：受所观测到的卫星数目和卫星星座的几何图形结构的约束,GPS 在垂直方向上的定位误差通常为水平方向的2～3倍，并且在水电工程深山峡谷等遮蔽严重的区域,GPS 定位精度会迅速下降，甚至无法定位
[1]
。为了在遮蔽比较严重的深山峡谷也能用GPS
来进行大坝滑坡的变形监测工作，需要设法增加可视卫星的个数，增加伪卫星是一种比较好的解决方法。但伪卫星的使用带来了新的误差源，有些可以用一定的方法减弱或消除，有些则很难直接加以消除，其中多路径误差是伪卫星使用中的一个棘手难题，它的产生原因是多方面的，并且伪卫星信号所产生的多路径效应比来自GPS 卫星信号的多路径效应要严重得多。同时，伪卫星设备一般都预先固定在已知位置，其各时刻的多路径信号呈高度相关，不像GPS 多路径那样可以通过长时间的观测得到平均并被减小到一定程度。因此，若不能有效消除伪卫星的多路径误差，数据的处理效果将会受到很大影响。
本文根据GPS 监测网的特点，采用文献[2]中提出的整周模糊度直接计算法来确定整周模糊度，对其多路径单差值进行三次改正，并用实际算例验证该方法的可靠性。
二、三次多路径单差值改正法对于变形监测这一类的静态伪卫星应用，在短
基线上伪卫星的多路径效应是一个主要的误差。通常认为，载波相位的多路径影响不超过波长的1/4，即对于L1载波不超过约50mm 。但是应当注
意的是，由于接收机也处于静止、准静止状态，伪卫星多路径干扰信号会形成一个常量或者近似于常量的偏差，不易消除，即使长时间的观测也无济于事，直接估算伪卫星的多路径误差同样是比较困难的，通常可以转而考虑其站间单差值。
若将多路径单差项Δ
δ^PL m p φ
的影响归入到双差观测值L 中时，则必须准确知道Δδ^PL m p φ
的大小后才能进行方程组的解算，通常这是不可能做到的。故考虑
将Δ
δ^PL m p φ
也视为未知参数而提取出来，那么第i 颗GPS 卫星与其中一颗伪卫星P L 组合的双差观测值
方程可表示为
因为测站和伪卫星都是静止的，伪卫星的观测环境没有变化，所以伪卫星多路径单差值应为常量。如
果第i 颗GPS 卫星的高度角很大，基线比较短，观测条件比较好，那么第i 颗GPS 卫星与伪卫星P L 组合的双差观测值残差中主要误差来源于伪卫星观测值，所以通过伪卫星对流层延迟改正和多路
组合解算，完全忽略多路径误差的影响；方案C为GPS数据与伪卫星数据直接组合解算，但处理前用第一阶段求出的各颗伪卫星的三次循环改正参数对伪卫星单差数据进行多路径偏差改正。
通过设置GPS卫星高度截止角分别为15°,30°,40°和50°来模拟观测的外界条件，以第一阶段算出的流动站坐标值作为初值，在不同的基线处理方式下对第二部分数据进行基线处理，得到不同方案下流动站的坐标值、计算的坐标值与TG O求出的已知坐标值的差值、观测值改正数的中误差，处理结果见表2。
表2 基线解算结果比较
计算方案已知值
X/m Y/m Z/m
3851893.4470-76599.50305066133.9620
卫星数中误差/m
方案A GPS(15°)
计算值3851893.4477-76599.50675066133.96525
差值0.0007-0.0037-0.0032±0.0045 GPS(30°)
计算值3851893.4412-76599.50465066133.96094
差值-0.0058-0.0016-0.0011±0.0041 GPS(40°)
计算值3851893.4412-76599.50465066133.96094
差值-0.0058-0.0016-0.0011±0.0041 GPS(50°)此种情况下，每个历元最多观测到3颗星，无法进行定位
方案B GPS(15°)+3P L
计算值3851893.4478-76599.50325066133.96098
差值0.0008-0.0002-0.0011±0.0428 GPS(30°)+3P L
计算值3851893.4477-76599.50325066133.96127
差值0.0007-0.0002-0.0008±0.0431 GPS(40°)+3P L
计算值3851893.4477-76599.50325066133.96127
差值0.0007-0.0002-0.0008±0.0431 GPS(50°)+3P L
计算值3851893.4476-76599.50315066133.96106
差值0.0006-0.0001-0.0010±0.0462
方案C GPS(15°)+3P L
计算值3851893.4470-76599.50305066133.96218
差值0.00000.00000.0001±0.0052 GPS(30°)+3P L
计算值3851893.4470-76599.50305066133.96227
差值0.00000.00000.0002±0.0051 GPS(40°)+3P L
计算值3851893.4470-76599.50305066133.96227
差值0.00000.00000.0002±0.0051 GPS(50°)+3P L
计算值3851893.4470-76599.50305066133.96216
差值0.00000.00000.0001±0.0049
表2中，由方案A的各项结果可知，随着卫星高度截止角的升高，观测到的卫星数越来越少，基线解算求出的流动站坐标与TG O求出的坐标偏差越来越大，甚至无法定位，这表明GPS定位受外界条件的影响比较明显；由方案B的各项结果可知，当对GPS观测数据直接引入伪卫星数据进行组合计算后，基线解算求出的流动站坐标与TG O求出的坐标偏差比较小，且在卫星高度截止角升高时，基本保持不变，这表明GPS伪卫星组合定位受外界条件的影响比较小，但从表中也可以看到，双差观测值的改正数中误差比较大，究其原因，是由于伪卫星的多路径系统误差比较显著，直接忽略该偏差将会使此误差融入观测模型的其他未知量中，并进而导致组合定位结果恶化；由方案C的各项结果可知，当对伪卫星单差数据进行多路径偏差修正后再进行GPS伪卫星组合计算时，基线解算求出的流动站坐标与TG O求出的坐标偏差小于0.2mm，并且双差观测值的改正数中误差小于±5.2mm。由此可见，本文所提出的三次循环单差值改正法，可以较大程度消除伪卫星多路径影响，在GPS 变形监测中有其重要的意义。
四、结束语
根据变形监测网中监测点坐标已知的特点，采用DC算法[2]直接计算整周模糊度，由此使得伪卫星多路径的影响不是常数，很难直接消除，所以本文提出了一种新的多路径改正法———三次多路径单差值改正法，实际计算表明，该方法可以较大程度消除伪卫星多路径影响，是采用DC算法后消除变形监测中多路径影响的一种有效方法。
(下转第39页)
精度从内业到外业的一次精度统计分析，也是ADS40的精度又一次验证。
图2 大连项目空三分区及像控点布设图
表5 大连均匀点精度检测统计表m
检测点数
最大误差中误差
X Y Z X Y Z
无控520.4250.2760.444±0.139±0.123±0.200一区480.2210.4250.360±0.092±0.109±0.142二区250.25
20.2810.423±0.076±0.141±0.194三区240.2140.2050.334±0.105±0.078±0.169四区260.3320.3290.187±0.133±0.118±0.097五区310.3790.4090.480±0.121±0.157±0.140六区290.3530.3610.301±0.148±0.196±0.149七区130.3750.4130.360±0.147±0.224±0.167
3.快速生产能力
山西省工程测绘院在太佳线高速公路1∶2000约200k m2带状数字线划图采集中，由于任务紧急，采用了无野外像控点作业模式，仅用20天时间，完成了从航飞、外业调绘、内业测图生产，赢得了用户的赞誉。在事后经检测，满足规范要求，成果表明,ADS40摄影测量生产体系具有快速生产能力，能够满足紧急测绘应用需求。 四、结束语
针对ADS40特点，山西省工程测绘院集航空摄影、外业、内业为一体，充分发挥了大地测量和航空摄影测量的优势，完成了ADS40在各种比例尺下的航摄、外业控制、内业处理生产体系的研究，解决了坐标系统转换和航摄高程精度等问题；实现了在中小比例尺数据生产采用无地面和无野外像控点的作业方法，推动了ADS40数据在国产软件中的应用；具备了快速获取及处理影像的应急能力，为我国基础测绘、西部测图、国土资源调查等重大测绘工程应用奠定了基础。
参考文献:
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(上接第36页)
参考文献:
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93
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