卫星定点勘验仪器仪表的检修勘测
计量专家 · 2011-12-09 09:09 · 51975 次点击
接收机全面检测的内容,包括一般检视、通电检验、试验检验和随机数据后处理软件的检测。般性检视,主要检查接收设备的各部件及附件是否齐全、完好,紧固部件有否松动与脱落,设备的使用手册和随机软件等资料是否齐全;通电检验,检验的主要项目为:设备通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况,以及自测试系统的工作情况。
当自测试正常后,按其操作步骤进行卫星的获取和跟踪,以检验接收机获取卫星的时间,接收信号的信噪比及信号的锁定等情况;试测检验,试测检验应在不同长度的标准基线上,或专设的GPS测量检验场上进行。标准基线的相对精度,应不低于被检验设备的标称精度。试测检验是接收机设备检验的主要内容之一,凡是用于精密定位的接收设备,都应按作业时间的长短,至少在每年出测前进行一次。其检验的主要内容包括:接收机野外作业的性能,接收机的内部噪声水平,天线相位中心的稳定性,以及不同测程的基线能达到的精度等;随机数据后处理软件的检测,随机数据处理软件,是GPS接收机设备的重要组成部分。对其所具有的功能,一般是通过实测的计算工作进行的,对测量型GPS接收机,其主要检验内容包括:卫星预报及观测计划拟定功能的检验;静态定位软件和网平差软件功能的检验;实时定位软件功能的检验等,并且通过上述检验,对数据自动化处理能力,观测数据的筛选,周跳的判别修复,整周未知数的解处能力以及网平差的功能等方面,对软件作出评价。
GPS接收机检测的方法
接收机内部的噪声可以用零基线检验法和超短基线检验法;其天线相对中心稳定性的检验可采用旋转大线法和相对定位法。
零基线测试的方法是选择周围高度角15以上无障碍物的地方安放天线,同一台天线通过功分器分别输入2台接收机,根据2台接收机的观测数据,利用相对定位的原理解算相应的基线向量。
超短基线法是在无功分器的情况下,GPS接收机的内部噪声可利用长度精度已知的超短基线边(一般边长为510m),2台同步观测12h来进行检验。
旋转天线法,是目前较为严格地测定天线相位中心位置,但检验较为复杂,难以普遍采用。
相对定位法是把GPS接收机两两配对,置于基线的两端点。
天线要精确对中,定向指标向北,观测一个时段(12h),然后交换接收机与天线再观测一个时段。按上述方法在该基线垂直的基线上进行同样的观测。
GPS测量系统的实测一般都是在专用野外检测场上进行的,因此,建立一个布局合理,质量良好的检测场,无论对新购进的GPS接收设备开箱检验,或对于已有设备测前和测后的检验,均具有重要的意义。
GPS检测实例作业方法及观测技术指标
2004年7月31日,中铁隧道集团三处有限公司对所购的3台南方NGS-200精度(5mm+2ppm)静态接收机进行了野外实地检测。检测场所为西南交通大学GPS野外检测场,其检测场的基线边均是由国家测绘大队用瑞士徕卡TC2002精度(0.5,1mm+1ppm)的全站仪高精度测验过的强制对中桩,达到GPS测量型接收机检定规程(1995-7-1)。
当日气温为30,天气晴朗无云,有利于GPS观测。强制对中桩均处于楼顶,卫星接收环境良好。
布网方案(所示)为:4个点组成5条超短边,2个三角形即(①GPS16GPS15GPS08、②GPS17GPS15GPS08)用来检测仪器测超短边的效果;3个点组成超短边与长边组合的1个三角形即(③GPS12GPS15GPS08),以检测仪器测超短边与长边组合的效果;3个点组成长边与长边组合的1个三角形即(④GPS12GPS09GPS08),测试仪器测长边与长边组合的效果。从3类三角形测边关系来总体反映GPS接收机测量的质量。测量方式:经典静态定位模式。
作业方法:在基线边的两端和安置GPS接收机,开机收到4颗以上的卫星后,同步观测每时段4560min;选择卫星高度角15,几何图形强度因子(PDOP)4.
注意:测闭合环有利检查GPS接收机的质量,故所有已观测基线边组成一系列封闭图形,以利于外业检核,同时提供多余观测数据,可提高成果的可靠性,并且通过平差,有助于进一步提高定位精度。
数据处理及检核
外业数据处理使用东芝2710笔记本,处理软件为随机配置NGS-200软件包。把外业采集来的数据通过电缆,传输到笔记本中,对各基线进行向量解算,解算后会自动输出基线的质量指标,基线方差比(ratio)、周跳数、均方差(rms)等。判断基线观测质量好坏,就需通过改正历元间隔提高基线向量解算精度,原因是历元间隔越大观测时间相对增长,调整有效历元,删除某时段质量差的数据,最终达到理想的均方差和方差比。
同步环的检验根据4个同步环基线向量输出结果进行同步环闭合差比较见1.独立异步环检验异步环检验是用来衡量外业观测成果和网的内部结构质量,反映GPS测量的总体精度。根据4个异步环基线向量输出结果进行异步环闭合差比较见2.1同步环闭合差统计重复观测结果检验(见3)3重复边观测比较
平差和成果评价网平差利用NGS-200软件包进行了平差,最后提供北京54座标,此次解算以GPS08GPS09为起算边进行了二次迭代后,与其它各桩点比较互差最大X=2mm、Y=3mm,从中检测此GPS质量为合格,3台中任意2台可以互配使用。
结论
通过此次NGS-200GPS的检测,我们认识到:(1)为保证GPS接收机的质量其仪器必须先检测后再作业;(2)GPS网的布局因合理,数据采集要严格按指标参数进行,数据才能可靠,三维平差后才能达到精度范围,满足技术要求;(3)NGS-200GPS接收机采集软件平差处理功能强,且操作起来方便简单易懂,仪器性能可靠接收灵活,达到标称精度和预期的效果。