葛涛

（四川省第一测绘工程院 四川省成都市 610100）

近年来，空间定位技术的迅猛发展，使得GNSS 定位已成为测绘领域中确定空间点位坐标的主要方法，与此同时，连续运行参考系统CORS 也逐渐起到举足轻重的作用。而对于CORS 基准站上的GNSS 接收机，是保障CORS 系统正常运转的关键。为了保障CORS 基准站日常数据的采集，四川省CORS 中心新购置了5台TRIMBLE 公司生产的NETR9 型接收机，在新购接收机投入使用之前，必须遵循《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314-2009)、《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》(CH 8016-95)、《SCCORS仪器检验实施细则》等技术要求，对其进行质量检验，以保证接收机的正常工作。

GNSS 接收机的质量检验，分为一般检验和实测数据检验。一般检验主要对接收机进行外部检测和内部检测，包括各部件和附件的齐全完好性检查、开关机是否正常、接收卫星信号是否正常等检测。实测数据检验是检测接收机在不同测量状态下的数据质量情况。针对实测数据，本文利用TEQC 软件，对数据进行格式转换与编辑处理，通过可视化的方式来展示处理的数据结果，并对各项质量指标数值加以合理地分析，进而给出数据质量评定结论，为四川省CORS 系统基准站的建设和使用提供准确而又科学的依据。

1 TEQC软件简介

由美国UNAVCO 公司设计开发的TEQC 软件是为研究GPS 监测站点的数据管理与服务而研制的公开免费软件，具有使用环境比较广、对系统要求比较低等特点，被广泛应用于城市、大型工程控制网的GPS 数据格式转换与编辑、质量检查等工作，有助于观测误差的分析，提高测量成果的精度。TEQC 的格式转换、数据编辑功能主要包含：能够将不同厂家来源、不同产品型号的GNSS 接收机获取的观测值文件转换为通用的RINEX 文件，或者是在RINEX文件的不同格式之间进行相互转换；通过编辑RINEX 文件的字头块部分，进行观测数据文件的分割与整合；对空间卫星定位系统种类的选择以及对特定卫星观测数据的禁用、观测值类型的删减、部分冗余数据的编辑处理等功能。TEQC 的质量检核功能主要是检查反映数据质量的多路径效应、卫星信号信噪比、接收机整周跳变、接收机钟漂率、电离层时延等数据信息，并将检测质量结果生成相应的文件。在其结果摘要文件中，列出了观测历元、观测值统计、观测失锁统计、观测值删除统计，以及比较重要的结果参数钟漂率、o／slps、MP1、MP2 等数据质量指标值。其中，o／slps 表示观测值的周跳比，能直接反映出接收机观测数据存在的周跳情况；MP1、MP2 则分别表示L1 载波、L2 载波上产生的多路径效应对伪距和相位导致的综合性指标影响。

表1：观测值有效率

图1：多路径误差

图2：周跳比CSR 值

2 观测数据质量指标检验

2.1 观测值有效率

观测值有效率是完好观测值总数与预计观测值总数的比值，可以反映观测数据的完整性，检测安放的接收机附近是否有建筑物、山体等形成的遮挡，是否存在反射物引起多路径误差等影响，在本次接收机检验中，要求观测数据有效率高于95%。五台接收机的观测值有效率数据见表1，从表中可以看出各接收机的观测值有效率均达到99.8%，大于95%，符合规范要求，反映出接收机安放环境正常，数据接收性能良好。

图3：信噪比随高度角的变化

2.2 钟漂率

频率漂移即为振荡器在工作过程中的实际振荡频率与理论标称频率之间发生的偏移现象，这种GNSS 接收机内部发生的时钟频率漂移情况在各种类型的接收机中都有所存在。作为GNSS 的基本观测量伪距，其接收机内部出现时钟偏差是影响伪距精度的主要因素，会给系统的基本观测数据带来较大的误差影响，如果影响严重可能造成接收机无法正常工作。为了保障GNSS 接收机在CORS 系统中的正常使用，要求钟漂率(ms/hr)小于1×10-8，五台接收机的钟漂率均为0，小于限差要求。

2.3 多路径效应

如果GNSS 接收机周围存在强电磁干扰，存在高层建筑物、山体、大面积平静水面等反射物，这些反射物所反射的卫星信号一旦进入接收机天线，将会和直接来自卫星的信号产生干涉反应，使得GNSS 接收机获取的观测值偏离真实值而导致多路径误差。这种由于来自多路径的信号传播所引起的干涉时延效应即为多路径效应。在分析GNSS 观测数据质量时，多路径效应作为GNSS 测量中一种重要的误差来源，会在一定程度上损害GNSS 测量值的精度，降低观测数据的质量，严重时甚至引起信号的失锁。在本次检测中，五台接收机对应于L1 载波和L2 载波，检测数据如图1 多路径误差折线图所示，横坐标表示GNSS 接收机号码，纵坐标表示多路径误差值大小，可以看出各接收机的多路径误差均比较小，其中MP2 整体略高于MP1，但是总体而言，最大值也只有0.4m，因此都在0.5m的误差限定范围以内，符合质量要求。

2.4 周跳比

CORS 系统需要为用户提供高精度的空间定位信息，获取高精度的位置信息，毫无疑问必须采用载波相位测量。而对于载波相位测量，在任意历元的载波相位测量实际值都是由两部分所构成。其中一部分是不足一整周的相位差小数部分，而还有一部分则是整周计数的整数部分。周跳，也叫整周跳变，就是指GNSS 接收机在进行载波相位测量接收卫星发射过来的载波数据的过程中，由于受无线电信号干扰、或者是有障碍物遮挡住了卫星发射的电磁波信号等原因，致使接收机对卫星信号临时失锁，造成所接收的载波相位观测值当中很重要的整周计数部分出现了不连续，使得整周计数产生系统性的偏差，但是不足一周的相位差小数部分依然无损进而能够保持正确的现象。在利用TEQC 软件对数据的处理中，我们可以使用相应的方法来探测与评定周跳，采用o／slps 来表示观测值的周跳比，将处理后的结果信息保存于结果摘要文件中。但是实际运用中，往往以CSR 的形式来反映实际观测数据发生的周跳的数量多少情况，同时它也能反映接收机本身对周跳的自我修复能力。CSR定义为1000 与o／slps 的比值，其值越小越好。五台接收机的周跳情况如图2 柱状图所示，横坐标代表GNSS 接收机号码，纵坐标代表CSR 值大小，可以看出这些接收机的CSR 值都远小于1，反映出观测数据质量都比较稳定。

2.5 信噪比

GNSS 接收机接收的载波信号强度与噪声强度的比值即为信噪比。信噪比能够反映接收的载波信号质量情况，信噪比越高，则误差越小，观测数据的质量越好。本文以5 度区间大小列出了5-90度范围内高度角所有历元平均信噪比值。图3 以0720 接收机为例，横坐标代表高度角范围，纵坐标代表信噪比值大小，用柱状图展示原始观测数据L1 载波与L2 载波的平均信噪比随高度角的变化情况，其中，SN1 为L1 载波的平均信噪比，SN2 为L2 载波的平均信噪比。从图中可以看出，L1 载波的信噪比要明显优于L2 载波的信噪比，并且其值随着高度角的增加而逐渐增大。高度角过小时，如5-10 度，信噪比较低，这部分数据可以进行剔除，从而保证观测载波数据的质量。

3 结语

本文对新购的GNSS 接收机获取的观测数据，在TEQC 软件的支撑下处理与检测数据，从观测数据有效率、接收机钟漂率、多路径效应引起的误差、周跳的探测、卫星信号信噪比等多个质量指标进行了数据分析，验证了五台接收机的实测数据质量均符合要求，反映出这批接收机性能比较稳定，可以投入CORS 基准站点的使用，为四川省CORS 系统的正常运行提供必要的基础保障。