GPS接收機檢定原理及檢定數據自動化處理分析

張月峰

摘 要：GPS接收機是接收全球定位系統衛星信號并確定地面空間位置的儀器。在測繪技術的進一步應用發展過程中，GPS接收機的應用發揮著重要作用，而GPS接收機的檢定數據自動化處理功能的優化，是提高測繪質量的關鍵所在。本文主要就GPS接收機檢定原理以及檢定數據自動化處理展開探究，希冀此次的理論研究能為實際的測繪工作提供有益思路。

關鍵詞：GPS接收機;檢定原理;數據自動化處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.084

0 引言

近幾年，全球衛星定位系統（GPS）接收機作為測繪儀器，其應用范圍、規模不斷擴大，應用和檢驗的任務也越來越多，應用水平逐步提高，而且快速、準確的優勢十分明顯。對GPS接收機進行計量檢定，是測繪部門為經濟建設提供可靠測繪保障不可缺少的一項重要工作，做好這一環節的基礎工作有著其實質性意義。

1 GPS接收機檢定方法原理和數據自動化處理

1.1 GPS接收機靜態檢定方法

GPS接收機的檢定方法是多樣化的，其中，靜態檢定的方法就是比較常用的，下面將簡單介紹三種靜態檢定方法。

（1）內部噪聲水平的檢定。此種檢驗方法有零基線檢驗法和超短基線檢驗法兩種。通過零基線檢驗的方式運用，在檢驗的過程中把同一個天線所接收到的GPS衛星信號采用功分器分為相位以及功率相同兩路信號，然后輸入兩臺接收機，按照觀測數據通過相對定位的原理對基線向量進行解算。在這一檢定的方法應用下，能將大氣折射誤差以及衛星的軌道偏差等問題有效的消除。另外，在沒有功分器的情況下，可以應用超短基線檢驗法進行檢定。這種方法需要觀測兩個時段，通過比較兩時段基線結果的互差，從而分離天線相位中心偏移誤差對接收機內部噪聲水平的影響。

（2）天線相位中心穩定性檢定。在超短基線場中心固定不轉動的天線，最好為標準件，其余天線為待檢天線，這樣，在超短基線場基線邊數足夠多的情況下，三或四個時段就完成所有待檢天線的檢定，不必再次對中心固定不轉動的天線進行檢定。通過相對定位法進行加以檢定，在進行檢驗的過程中就要在超短基線網上實施，從而能有效消除衛星軌道產生的誤差，在檢定的時候，其基本的原理是把GPS接收機天線，分別精確安置基線網端點，然后天線定向標志指向整備，進行觀測一段時間之后固定一個天線不動，其他天線旋轉九十度、一百八十度等觀察一段時間，然后固定不動的天線，通過相對定位的原理就能對各時段基線值求出。

（3）相對定位精度檢定。在對GPS接收機相對定位精度實施檢驗的時候，需要對短、中、長的基線分別進行檢測。檢測過程中根據不同的時間，通過數據處理軟件的科學應用下對檢測到的數據實施有效的處理，時段互差要比接收機的標稱值小。

一般來說，GPS接收機的檢定順序首先是要接收機內部噪聲水平檢驗，此后在進行天線相位中心一致性檢驗。總體而言，不管我們應用哪種檢定方法，都需要確保能夠將接收機內部噪聲誤差和天線相位中心偏移誤差有效分離。

1.2 GPS接收機動態檢定方法

GPS接收機的動態檢定的方法應用也是比較重要的，在動態檢定應用當中，為保障檢定的質量，要注重在檢定車頂搭建便利、穩定的減震設備安裝平臺，包括有：檢定系統安裝平臺、兩臺數碼相機、時間同步控制器以及GPS接收機等，各層間的距離要確保精確的量取。為避免對GPS信號接收產生不利的影響，通常天線安裝在專用平臺頂部位置。

動態檢定方法比較多樣，如通過CCD攝影定位的方法，這種主要的原理就是通過CCD數字相機和標志牌傳輸到計算機自動量測影像平面坐標，通過幾何換算就能獲得標志牌對檢定車空間夾角，這樣就能獲得動態檢定點三維的位置。動態數字攝影定位可以按照直接解算法進行計算，也可以按照高程內插的方法進行計算。用高程內插的方法能夠較好地解決存在的問題，滿足定位精度的要求，可以采用此方法進行動態攝影定位計算。

1.3 檢定數據自動化處理

對于GPS接收機檢定數據，要按照基本的原則進行處理，通過對公認的GPS數據處理軟件的應用，從而提高精度，通過平差理論對全場區域網平差實施檢定，在進行平差之前就要做好基線分量的控制篩選工作。數據處理的方案設計中要從多方面進行考慮分析，并有相應參考的框架作為支持，通過精密的星歷，對已知點實施有效的控制。

為保障檢定場精度以及穩定性，數據處理當中可以引入高精度的GPS跟蹤站數據進行控制。通過從這些基礎準備工作得以完善，就能有助于實現數據處理的高質量的目標。

2 GPS接收機檢定質量評估的要點

GPS接收機檢定質量的評估也是比較重要的，GPS整體性評估標準不多，如：接收機設備性能標準以及測試方法和要求測試結果。但是這一標準的實際應用當中存在著一定局限性，在當前的接收機型號以及測試結果的運用方面就會受到一定限制。另外，因為很多檢定工作是在不同的時期且不同的條件下進行的，定位結果所受的誤差影響的程度也不同。因此，GPS接收機檢定質量評估不只是要對外觀的統一性加強重視，還要對GPS接收機的各部件的完整性加強重視。

在對信息數據處理功能的質量評估中，GPS接收機最為核心的任務就是對衛星傳輸數據實施有效分析，在信息處理功能的發揮上主要是通過GPS接收機軟件系統的運用，在通訊正常狀況下能實時擴大信息接收范圍，這樣在信息處理方面才能將其功能鮮明的呈現出來。

3 結語

總而言之，GPS接收機檢定的方法在運用過程中，要充分注重按照規范操作的程序執行，定期進行儀器檢定，儀器檢定合格后方可使用。GPS行業對我國國民經濟的影響將越來越廣泛，面對我國目前GPS接收機檢定現狀，我們必須未雨綢繆，加快我國檢測技術研究的步伐，解決檢測檢定技術方面的問題，提高檢定效率和質量。

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