GPS测量数据处理
GPS测量的数据处理
2021/6/5
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GPS测量的数据处理
2021/6/5
GPS测量的数据处理
GPS测量数据处理的特点: 数据量大 处理过程复杂 自动化程度高 GPS观测数据进行处理的基本过程，大体分为： 数据预处理， 基线解算、 平差计算， 坐标系统的转换，或与已有地面网的联合平
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一 观测数据的预处理
观测数据的预处理主要是对GPS原始观测数据进行编辑、 加工与整理，对数据进行平滑滤波，消除一些观测噪声， 对周跳进行探测和修复，为进一步的平差计算做准备。预 处理的主要工作有：
1.数据传输
2.数据分流
3.统一数据文件格式
4.卫星轨道的标准化
5.载波相位观测值周跳的探测和修
6.对观测值进行各种必要的改正
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二 基线解算
1.基线解算:对于两台及两台以上接收机同步观测值进行 独立基线向量（坐标差）的平差计算，称为基线解算。
2.同步环闭合差:就是由同步观测基线所构成的闭合环的 闭合差。同步环闭合差在理论上应该为零，由于各种误 差的存在，实际上同步环闭合差不等于零。5四 技Fra bibliotek总结与上交资料
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（一）技术总结报告应包括： 1 项目名称，任务来源，施测目的与精度要求； 2 测区位置与范围、自然地理条件、气候环境； 3 测区已有控制点情况和选点埋石情况； 4 施测单位，作业时间、技术依据和规范及作业技术人员情况； 5 GPS接收机的类型、数量和检测情况； 6 观测环境评价及原有GPS控制点的重合情况； 7 观测实施情况，观测时段选择，补测与重测情况及作业中发 生与存在的问题说明； 8 观测数据质量的检核情况，起算数据，数据处理的内容、方 法及所采用的软件情况； 9 工作量与定额计算； 10 成果中尚存的问题与必须说明的其他问题； 11 必要的附表和附图。
gps测量数据处理的基本过程
GPS测量数据处理的基本过程GPS（全球定位系统）是一种广泛应用于航空航海、地理勘测、车辆定位等领域的定位技术，它利用卫星进行测量，并通过处理获取所需的位置、速度、时间等信息。
而在实际应用中，对GPS测量数据的处理是至关重要的一环。
本文将从GPS测量数据的采集、预处理、定位计算、平差处理等几个方面介绍GPS测量数据处理的基本过程。
一、数据采集1.卫星信号接收在GPS测量中，首先要进行卫星信号的接收。
接收机会从卫星发射的信号中接收到卫星的定位信息，这些信息包括卫星的位置、精确的时间、卫星健康状态信息等。
一般来说，接收机至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行定位计算。
2.观测数据记录接收机在接收到卫星信号后会记录下所接收到的观测数据。
这些数据包括接收到的卫星信号的到达时间、卫星的位置、接收机自身的位置、接收机时钟的误差等信息。
二、数据预处理1.数据筛选在接收到的观测数据中，会包含一些干扰数据和误差数据。
这些数据会对接下来的数据处理造成影响，因此需要对数据进行筛选，去除掉那些明显不正常的数据。
2.伪距观测值转换接收机接收到的是卫星信号的到达时间，而我们想要得到的是距离信息。
因此需要将接收到的到达时间转换成伪距观测值，即信号在大气层中传播所需要的时间乘以光速。
三、定位计算1.单点定位计算通过接收到的伪距观测值，接收机自身的位置信息，卫星的位置信息等数据，可以进行单点定位计算。
单点定位是指在未知参考点的情况下，通过接收到的卫星信息计算出接收机的位置信息。
2.差分定位计算在实际应用中，由于大气层的影响以及接收机的时钟误差等因素，单点定位的精度可能不够高。
因此需要通过差分定位计算，利用已知位置的参考站的数据对接收机的数据进行校正，从而提高定位精度。
四、平差处理1.数据平差在进行定位计算过程中，会涉及到各种观测数据和参数，这些数据和参数之间可能存在一定的矛盾和不一致。
为了保证最终计算结果的精度和可靠性，需要进行数据的平差处理，通过最小二乘法等方法对数据进行优化调整。
测绘技术中的GPS数据处理技巧
测绘技术中的GPS数据处理技巧引言：全球定位系统（GPS）在现代测绘技术中扮演着至关重要的角色。
借助GPS设备，测绘工程师能够获得准确、可靠的地理定位数据。
然而，仅获得GPS数据并不足够，还需要对它们进行适当的处理和解释。
本文将介绍一些测绘技术中常用的GPS数据处理技巧，旨在帮助读者更好地应用GPS技术于实际工作中。
一、差分GPS测量差分GPS测量是一种常见的GPS数据处理技术，通过将参考站的测量结果与移动站的测量结果进行比较和校正，从而提高测量的精度。
常见的差分GPS测量方法包括实时差分和后处理差分。
实时差分是指在野外进行GPS测量时，使用连续工作的参考站进行实时校正。
这种方法可以实时获得高精度的测量结果，并且具备快速的数据处理和实时校正的能力。
然而，实时差分GPS系统需要依赖于可靠的通信设备和参考站的覆盖范围，而且在一些遥远、人迹罕至的地区可能无法实现。
后处理差分GPS是指将野外测量数据记录下来后，将其与参考站的测量数据进行比较和校正。
相比于实时差分，后处理差分GPS可以提供更高的解算精度和更长的数据存储时间。
然而，这种方法需要使用专业的软件进行数据处理，并且需要一定的计算时间才能得到最终的校正结果。
二、载波相位GPS测量载波相位GPS测量是一种高精度的GPS数据处理技术，通过测量GPS信号的相位差来确定接收器与卫星之间的距离。
与传统的伪距测量相比，载波相位测量可以提供更高的测量精度。
然而，这种方法需要专业的设备和复杂的数据处理算法，因此在实际应用中相对较少。
在进行载波相位GPS测量时，需要注意解决载波相位的仪器延迟和大气延迟等误差。
仪器延迟是指接收器和天线等测量设备引起的延迟，可以通过对测量设备进行校准来减少。
大气延迟是由大气中的湿度、压力等因素引起的，可以通过使用大气模型进行校正。
三、多路径干扰的处理多路径干扰是指由于GPS信号发射后在建筑物、树木等障碍物上发生反射引起的干扰。
多路径干扰会导致GPS测量结果的误差和不确定性增加。
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理引言：在现代测绘领域中，全球定位系统（GPS）是一项不可或缺的技术。
GPS的应用广泛，从普通消费者使用的导航设备，到高精度测绘工作中的地理数据采集，都离不开GPS。
本文将介绍GPS测量数据的收集与处理方法。
一、GPS测量数据的收集GPS测量数据的收集需要使用GPS接收器。
选择一个合适的GPS接收器非常重要，它应具备以下功能：1. 多频率接收：多频率接收器可同时接收不同频率的GPS信号，以提高接收器的性能和测量精度。
2. 实时差分：实时差分技术可以通过接收参考站的信号纠正GPS接收器的误差，提高位置测量的精度。
3. 数据记录：接收器应具备数据记录功能，方便后续的数据处理与分析。
在进行GPS测量之前，需要对接收器进行初始化设置。
这包括选择合适的坐标系统、坐标单位以及数据采样频率等参数。
一旦设置完成，接收器即可开始接收卫星信号。
在实际的数据收集过程中，应尽量避免阻碍GPS信号的物体。
例如，高建筑物、树木、山脉等地形会降低GPS信号的质量。
因此，在选择采集点时，应选择开放地带。
同时，采集时应尽量保持接收器的稳定，以避免测量误差的产生。
二、GPS测量数据的处理处理GPS测量数据的目的是获得准确的位置信息。
下面将介绍两个常用的GPS数据处理方法。
1. 伪距法伪距法是一种基本的GPS测量原理。
接收器通过测量从卫星发射的信号到达接收器的时间来计算距离。
根据接收到的多个卫星信号，可以利用三角定位原理计算出接收器的位置。
在实际应用中，伪距法需要考虑误差来源，如大气延迟、钟差等。
这些误差可以通过实时差分技术和数据后处理方法进行修正。
2. 载波相位法载波相位法是一种更精确的GPS测量方法。
它不仅测量信号的到达时间，还测量信号的相位差。
通过对相位差进行计算，可以得到更准确的位置信息。
然而，载波相位法的处理较为复杂，需要高精度的测量设备和复杂的数据处理算法。
因此，它通常用于高精度测绘工作和科学研究等领域。
简述gps数据处理基本流程和步骤
简述gps数据处理基本流程和步骤GPS（全球定位系统）数据处理是将采集到的GPS信息进行处理和分析，从而得出有用的信息和结果的过程。
GPS数据处理基本流程可以分为数据采集、数据预处理、数据分析和结果展示四个步骤。
下面将分别介绍这四个步骤的具体内容。
首先是数据采集阶段。
GPS数据的采集是通过GPS接收器获得，GPS接收器可以测量卫星信号和计算位置、速度、时间、姿态等信息。
GPS接收器具有天线接收GPS信号，接收到的信号包括卫星信号和地面干扰信号，卫星信号是由美国国家航空航天局的卫星发出的，地面干扰信号则是由城市的建筑物、树木等形成的。
接收到的信号会被GPS 接收器搜集并保存下来，形成GPS原始数据。
接着是数据预处理阶段。
在数据预处理阶段，需要对采集到的GPS 原始数据进行清洗和筛选。
清洗就是对数据进行去噪声，去除异常值等处理，保证数据的准确性和可靠性。
筛选则是对数据进行筛选，选择需要的数据进行后续处理。
此外，还需要对数据进行校正，如时钟误差校正、电离层延迟校正等，保证数据的精度和稳定性。
然后是数据分析阶段。
数据分析是对预处理过的GPS数据进行处理和分析，从中提取有用的信息。
主要包括轨迹重建、速度计算、加速度计算、路网匹配等过程。
轨迹重建是将GPS数据点连接成轨迹，并对轨迹进行分段处理。
速度计算是根据轨迹数据计算车辆的速度，加速度计算是根据速度数据计算车辆的加速度。
路网匹配是将轨迹数据匹配到实际的道路上，得到车辆在道路上的行驶轨迹。
最后是结果展示阶段。
在结果展示阶段，将数据分析得到的结果以可视化的方式展示出来，使用户能够直观地了解分析结果。
主要包括轨迹图、速度图、加速度图、轨迹匹配图等展示方式。
公路交通部门可以通过这些展示结果了解车辆的行驶轨迹、行驶速度和行驶状态，为交通管理和规划提供有力的数据支持。
综上所述，GPS数据处理的基本流程包括数据采集、数据预处理、数据分析和结果展示四个步骤。
在实际应用中，每个步骤都需要仔细处理和精心设计，才能得到准确、可靠的分析结果。
GPS测量原理及应用第九章GPS测量数据处理
最终的解算结果，这就是所谓的基线向量 整数解（或称固定解）。
Xi XCi
Q Q
i
XCi XCi
ˆ 0i
不过当出现以下情况时，则认为整周未知 数无法确定，而无法求出该基线向量的整 数解。
T ˆ 0次最小 T
F f , f ;1 2
ˆ 0最小
ˆ 0次最小
F f , f ;1 2 是置信水平为 1
倍为搜索半径，确定出每一个整周未知数的一组备
选整数值。
2、从上面所确定出的每一个整周未知数的备
选整数值中一次选取一个，组成整周未知
数的备选组，并分别以它们作为已知值，
代入原基线解算方程，确定出相应的基线
解： X i X Ci
Q Q
i
XCi XCi
ˆ 0i
3、从所解算出的所有基线向量中选出产生单 位权中误差最小那个基线向量结果，作为
dd ( f ) 为频率f的双差载波相位观测值； v f 为频率f的双差载波相位观测值的残差（改正数）；
为观测历元t时的站星距离；
ion 为电离层延迟；
trop 为对流层延迟；
f 为频率f的载波相位的波长；
N m,n f
为整周未知数。
2基线解算
基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平 差所采用的观测值主要是双差观测值。
V 为观测值的残差；
P 为观测值的权；
f 为自由度，即多余观 测数。
数据删除率
定义
在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈 值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删 除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值， 就是所谓的数据删除率。
实质
数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的 质量。数据删除率越高，说明观测值的质量越差。
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理GPS（全球定位系统）是一种利用卫星定位技术进行地理位置测量的工具。
在现代社会中广泛应用于测绘、导航、地理信息系统等领域。
本文将重点介绍GPS测量数据的收集与处理，以帮助读者更好地理解和运用测绘技术。
一、GPS测量数据的收集GPS测量数据的收集是指通过GPS接收器获取卫星信号，并记录下相应的测量数据。
下面是一些常见的GPS测量数据收集步骤和注意事项：1. 装配GPS接收器：首先要将GPS接收器正确安装在测量仪器上，确保接收器能够良好地接收卫星信号。
一般来说，GPS接收器应放置在高处，远离障碍物，以确保接收到的信号质量稳定。
2. 搜星与定位：打开GPS接收器，通过搜索卫星信号进行定位。
接收器会自动搜索周围的卫星，并计算出当前位置的经纬度坐标。
在定位时，要注意避开金属物、高建筑物、植被密集区等可能干扰信号的环境。
3. 数据记录：接收器定位成功后，相关的测量数据会显示在接收器屏幕上。
这些数据可能包括经纬度坐标、高程值、卫星数量、信号强度等信息。
此时，可以将这些数据记录下来，或者通过接收器的记录功能自动保存。
二、GPS测量数据的处理收集到GPS测量数据之后，接下来需要对数据进行处理，以获取更准确的测量结果。
下面是一些常见的GPS测量数据处理方法：1. 数据校正：由于环境干扰等因素，收集到的GPS测量数据可能存在一定的误差。
因此，在数据处理之前，需要进行数据校正，以减小误差的影响。
常见的数据校正方法包括差分定位、相对定位等。
- 差分定位：差分定位是一种通过对比基准站和移动站的测量数据，来消除GPS测量误差的方法。
基准站是一个已知位置的GPS接收器，它通过接收卫星信号获得测量数据，并将其与已知位置进行比较。
移动站则是需要进行测量的地点，它通过接收卫星信号获取测量数据，并与基准站的数据进行对比，得出相对准确的测量结果。
- 相对定位：相对定位是一种通过比较不同位置的GPS测量数据，来推导出目标位置坐标的方法。
论GPS测量的数据处理方法及其优化方式
论GPS测量的数据处理方法及其优化方式。
一、GPS测量数据处理方法1、数据预处理GPS数据预处理包括了资料收集、数据筛选、数据校正、数据过滤、数据插值等步骤。
其中最重要的步骤是数据校正，由于GPS卫星所发出的信号在传输过程中会遭受导航信号、地球大气层、接收机时间、传输媒介等干扰，导致GPS采集的数据有较大的误差，因此需要对GPS数据进行校正。
数据校正包括了数据预处理、误差模型建立、误差分析和校正方法等步骤。
2、数据处理GPS数据处理主要包括了基准的选择和建立、数据分析和拟合、解算算法和数据融合等步骤。
基准的选择和建立是指在数据处理过程中需要明确使用的基准坐标系，例如WGS84坐标系、北京54坐标系等。
数据分析和拟合是指采用数学模型对GPS数据进行处理，例如最小二乘法、卡尔曼滤波、粒子滤波等方法。
解算算法与数据融合主要是指将GPS数据与其他信息进行融合，例如地图数据、气象数据、传感器数据等。
二、GPS测量数据处理优化方式1、信号接收优化GPS信号接收优化是指改善信号接收的操作和环境，例如改善接收机本身的性能、选用合适的天线、改善接收机自身的环境、减少信号干扰等。
2、误差模型优化误差模型建立是将误差分为多个部分，例如常数误差、轨道误差、大气误差、接收机误差等，然后对各部分误差采用不同的方法进行模拟和处理。
误差模型的优化一方面是对误差模型进行精细化建模，另一方面是通过分析误差来源和数据特性来对误差模型进行改进和优化。
3、算法优化GPS数据处理算法的优化可以从多个方面入手，例如减少计算量，提高算法计算速度和鲁棒性，改进算法的精度和可靠性，例如采用粒子滤波算法可以有效地解决非线性滤波问题。
4、数据融合优化数据融合是将不同数据源的数据信息综合起来，以提高得到的GPS数据的精度和可靠性，并提高研究结果的确定性和可靠性。
数据融合的优化可以通过改进融合算法、改善数据质量和改进数据采集的设计等来实现。
5、差分处理差分GPS是基于两个接收机之间的同步观测数据得到相对的精密定位，其可以有效地消除接收机和卫星的共同误差，以实现高精度的测量。
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▪ C/A（C1） ▪ 码速：1.023MHz ▪ 码元长度：293m
▪ P(Y)1、 P(Y)2 ▪ 码速：10.23MHz ▪ 码元长度：29.3m
▪ 作用：
▪ 监测和控制卫星运行 ▪ 编算卫星星历（导航
电文） ▪ 保持系统时间。
主控站
太
大
印
西
度
平 洋
洋
洋
监测站
注入站
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
GPS的系统组成
GPS系统的用户设备部分
❖ 组成
➢ GPS信号接收机及辅助设备
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理
前言
❖GPS应用概述 ❖课程目的 ❖教学内容 ❖教学要求及学习方法
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言
什么是GPS？
GPS的英文全称是Navigation Satellite Timing And Ranging Global Positioning System，简称GPS，有时也 被称作NAVSTAR GPS。 其意为“导航星测 时与测距全球定位系统”,或简称全球定 位系统。
课程目的
❖ 了解和掌握利用GPS定位技术建立控制网的基 本原理和方法
❖ 了解和掌握GPS数据处理的基本原理和过程 ❖ 了解商用数据处理软件及其使用
➢ 如：TGO软件（Trimble Geomatics Office）
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言> 教学内容
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章 GPS定位原理概述
第一节 GPS的系统组成
❖ GPS系统由三部分组成
➢ 空间部分 （Space Segment）
➢ 地面部分 （Ground Segment）
➢ 用户部分 （User Segment）
精品课件
▪ 现代化后增加
▪ L5：频率： 1176.45MHz，波长：26cm
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS卫星信号结构——测距码
▪ 测距码
▪ 属于伪随机噪声码 – PRN码（Pseudo Random Noise ）
教学内容
❖ 教学内容
➢ GPS定位原理概述 ➢ 坐标系、基准和坐标系统 ➢ GPS静态定位在测量中的应用 ➢ GPS网的技术设计及布网方法 ➢ GPS测量数据处理
❖基线解算 ❖GPS高程 ❖GPS基线向量网平差
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言 > 教学要求及学习方法
全球定位系统（GPS）是以卫星为基 础的无线电导航定位系统，具有全能性 （陆地、海洋、航空和航天）、全球性、 全天候、连续性和实时性的导航、定位和 定时的功能。能为各类用户提供精密的三 维坐标、速度和时间。
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理 > 前言 > 课程目的
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第一节 GPS的系统组成
GPS的系统组成——空间部分
GPS卫星星座
–设计星座：21+3
• 21颗正式的工作卫星+3颗活动的备用卫 星
• 6个轨道面，平均轨道高度20200km，轨 道倾角55 ，周期11h 58min（顾及地球自 转，地球-卫星的几何关系每天提前4min重 复一次）
❖ 作用
➢ 跟踪、捕获卫星信号 ➢ 进行信号处理
GPS信号接收机 天线单元
➢ 测定位置、速度和时间
❖ GPS信号接收机的构成
➢ 天线单元
接收单元
➢ 接收单元
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章 GPS定位原理概述
第二节 GPS信号
▪ GPS信号的基本组成部分（信号分量）
GPS 测量与数据处理
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
朱智勤
精品课件
目录
❖ 前言 ❖ 第一章 GPS定位原理概要 ❖ 第二章 坐标系、基准和参考框架 ❖ 第三章 GPS静态定位在测量中的应用 ❖ 第四章 技术设计 ❖ 第五章 布网和作业方法 ❖ 第六章 GPS测量常用数据格式 ❖ 第七章 GPS基线解算 ❖ 第八章 GPS基线向量网平差 ❖ 第九章 GPS高程测量 ❖ 第十章 技术总结
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS卫星信号结构——载波
▪ 载波
▪ 作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。
▪ 类型
▪ 目前 ▪ L1：频率：1575.43MHz，波长：19cm ▪ L2：频率：1227.60MHz，波长：24cm
• 保证在每天24小时的任何时刻，在高度 角15以上，能够同时观测到4颗以上卫星
–当前星座：28颗
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第一节 GPS的系统组成
GPS的系统组成——地面控制部分
GPS的地面控制部分
▪ 组成：
▪ 主控站（1个） ▪ 监测站（5个） ▪ 注入站（3个）
▪ 载波（Carrier Phase） ▪ 测距码（Ranging Code） ▪ 导航电文（Navigation Message/Data
Message）
精品课件
GPS 测量与数据处理 武汉大学测绘学院卫星应用研究所
朱智勤
GPS测量数据处理>第一章>第二节 GPS信号
GPS信号的生成
基准频率
卫星电文
教学要求及学习方法
❖要求
➢掌握基本概念、基本理论 ➢了解软件的操作使用方法
❖学习方法
➢注意理论与实践相结合
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朱智勤
GPS测量数据处理
第一章 GPS定位原理概述
❖第一节 ❖第二节 ❖第三节 ❖第四节 ❖第五节 ❖第六节
GPS系统的组成 GPS信号 SPS和PPS GPS定位的常用观测值 GPS定位的误差源 GPS定位方法