一种提高GNSS基准站数据质量的方法与流程

本发明涉及一种提高数据质量方法，尤其涉及一种提高gnss基准站数据质量的方法。

背景技术：

全球卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem，缩写为gnss)是一种空间卫星无线电测距定位系统，均匀分布在不同轨道面上的卫星，通过发送调制波信号，经过大气层转播至用户接收机，供解调导航定位信号实现定位功能。广域差分gnss和区域gnss地基增加系统采用的接收机，统称为基准站接收机。该基准站接收机按照用户设计长期架设在野外，按照用户设定的截至高度角、采样频率、全天候长期采集卫星数据，并实时回传控制中心。

由于卫星均匀分布运行在各轨道面，基准站接收机分布在不同经纬度，二者构成的不同的高度截止角。从理论上讲，接收机跟踪低高度角卫星，几何精度因子越强，多余观测值越多，定位精度越高(高程定位精度影响明显)。但实际上低高度角卫星对流程传播延迟越大，多路径效应越强，又引入过多噪声信号，不利于测量精度的提高。基准站接收机的遮挡一般来自不同的方位(视现场环境)，全方位、整体提高截止高度角的方法能有效过滤因环境引起的噪声信号，但同时也对未遮挡方位角的信号进行了屏蔽，对该方向上的“优质”信号进行了“错误”剔除，减少了卫星颗数，降低了卫星几何精度因子，减少了多余观测值，降低了测量精度(高程rms值影响明显)。同时也过滤掉其他方位的良好的卫星信号，卫星跟踪颗数未达到最多，卫星几何精度因子未达到最强，多余观测值未达到最多，测量精度未达到理论最佳。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种提高gnss基准站数据质量的方法，包括以下步骤：

基准站观测数据质量分析：基于单每颗卫星的历元，解算完整率时间序列、多路径时间序列和周跳时间序列；解算每颗卫星的高度角、方位角时间序列；

数据质量分析结果图形化展示：绘制站心坐标系图，基于所述时间序列，将所述完整率、所述多路径效应和所述周跳信息叠加于所述站心坐标系；

基于图形化数据分析结果，做信号过滤区域划分，划定卫星数据接收的有效空间范围；

输出期望观测数据。

绘制站心坐标系图，是以站心为坐标原点o，分别以站方向角和高度角分别构成站心坐标的两个要素。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明通过对数据过滤的判断和取舍方法，能准确定位数据干扰源的准确方位角和高度角，屏蔽干扰信号的同时，保留了更多的卫星观测信息；划分数据接收的有效区域，屏蔽质量差的卫星信号，准确地给现场维护人员做环境干预指导。

附图说明

图1是本发明一种提高gnss基准站数据质量的方法的流程图。

图2是本发明的站心坐标系图。

图3是本发明叠加信息后的站心坐标系图。

图4是本发明有效空间范围效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明，本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提出一种提高gnss基准站数据质量的方法，包括以下步骤：

基准站观测数据质量分析：基于单每颗卫星的历元，解算完整率时间序列、多路径时间序列和周跳时间序列；解算每颗卫星的高度角、方位角时间序列；

数据质量分析结果图形化展示：绘制站心坐标系图，基于所述时间序列，将所述完整率、所述多路径效应和所述周跳信息叠加于所述站心坐标系；

基于图形化数据分析结果，做信号过滤区域划分，划定卫星数据接收的有效空间范围；

输出期望观测数据。

绘制站心坐标系图，是以站心为坐标原点o，分别以站方向角和高度角分别构成站心坐标的两个要素。

以下结合附图，对具体实施方案方式作进一步的阐述：

1、基准站观测数据质量分析

a)数据完整率时间序列

为各个卫星的数据类型中最小类型值与最大类型值百分比。一般情况下，接收机会接收到来自不同频率的载波和伪距等观测值类型，在遍历所有历元的观测值后，可以统计单颗卫星各个频率上的载波和伪距观测值，在理想情况下，各频率上的载波和伪距观测值应相同，但实际上由于导航信号本身等设计原因会导致某些频点上的信号容易跟踪而有些容易丢失。公式如下：

即：

b)多路径时间序列

gnss接收机接收来自卫星发射的直接信号，同时还会接收到同一信号经接收机周围物体的反射而产生多个路径的反射回来的信号，实际量测到的gnss信号将是直接接收到的信号与反射回来的信号的迭加结果，这一现象叫多路径效应。采用公式分析，以bdsb1和b2为例：

对于b1频点：

对于b2频点：

其中，mp1，mp2分别为b1和b2频点多路径

p1，p2，b1，b2，f1，f2分别为伪距、载波观测值和对应的频率。

c)周跳比时间序列

在卫星定位的载波相位观测过程中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断。测试过程中我们会对“累计记录观测值/累计发生周跳观测值”这一比值(周跳比)进行测试，采用公式如下：

gf＝[cs(l1×λl1-l2×λl2)]

gf(i)-gf(i-1)＞threshold(0.1米)，slip＝1；

d)方向角、高度角时间序列

基于导航星历和基站站的概率坐标解算。

2、数据质量分析结果图形化展示(站心坐标系)

1)绘制站心坐标系图，如图2：以站心为坐标原点o，分别以站方向角和高度角分别构成站心坐标的两个要素；

2)基于时间序列，将完整率、多路径效应和周跳信息叠加于上述站心坐标系，其中用卫星轨迹表示数据完整率，轨迹的色谱表示多路径效应值(l1多路径影响推荐值＜0.5，l2多路径影响推荐值＜0.65)，轨迹上的×符号表示周跳数(周跳比的推荐值＞400)。示例效果图如图3。

3、信号过滤区域划分

1)按照规范要求在全方位角上设定高度截止角屏蔽数据接收空间，如：10度，即10度以下卫星数据为无效接收机区间。

2)在设定的高度截止角基础上，自定义方位角和高度角屏蔽数据接收机空间，剔除数据质量较差的区间。对数据质量不合格的站点，按照上述数据质量分析图形化结果，综合数据完整率(图形里轨迹有中断)，多路径值太大(色谱深，mp1＞0.5mp2＞0.65)和周跳多(“×”符合标识相对)的区域过滤，过滤后分析数据是否满足要求，否则，重新选择过滤区域，直到符合要求。

3)基于以上2点，最终划定卫星数据接收的有效空间范围。

基于图形化矢量展示图划定卫星数据接收的有效空间范围，效果图如图4。

4、输出期望观测数据，完成操作。