gami軟件在鐵路gps控制網(wǎng)高精度定位解算中的應(yīng)用

gami軟件在鐵路gps控制網(wǎng)高精度定位解算中的應(yīng)用

隨著我國(guó)長(zhǎng)距離鐵路的快速發(fā)展，提高gps第一網(wǎng)平面坐標(biāo)精度的要求越來(lái)越高。它已從最初的階段分為大米，現(xiàn)在是厘米到玉米。由于種種原因,GPS接收機(jī)隨機(jī)附帶的基線解算軟件,已越來(lái)越不能滿足這種高精度控制網(wǎng)計(jì)算的要求。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高,高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件也在不斷發(fā)展,其中,國(guó)際上著名的軟件有:瑞士Bernese大學(xué)的Bernese軟件、美國(guó)的GAMIT軟件、德國(guó)的EPOS軟件等。其中GAMIT接近于自由軟件,在國(guó)內(nèi)擁有大量用戶,它是由美國(guó)麻省理工學(xué)院編制的高精度GPS定位定軌軟件,目前已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離、高精度、長(zhǎng)時(shí)間的GPS定位數(shù)據(jù)處理。對(duì)于短基線來(lái)說(shuō),用隨機(jī)附帶的軟件,一般可以滿足其精度要求,而對(duì)于中長(zhǎng)基線隨機(jī)軟件則不能滿足其精度要求,本文主要介紹如何應(yīng)用GAMIT軟件對(duì)我國(guó)某城際鐵路首級(jí)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行高精度定位解算。1gamin軟件簡(jiǎn)介GAMIT是由美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)SCRIPPS海洋研究所(SIO)研制,基于GPS雙差觀測(cè)模型,用于大地測(cè)量目的的GPS定位和定軌數(shù)據(jù)處理軟件包。GAMIT軟件在數(shù)據(jù)處理時(shí)顧及了極移、閏秒、章動(dòng)、頻移和有關(guān)軌道的各種攝動(dòng)改正等多種因素的影響,其代碼由Fortran語(yǔ)言編寫(xiě),具有處理結(jié)果準(zhǔn)確、運(yùn)算速度快、版本更新周期短以及在精度許可范圍內(nèi)自動(dòng)化處理程度高等特點(diǎn)。它由多個(gè)功能不同并可獨(dú)立運(yùn)行的程序模塊組成。利用GAMIT可以確定地面站的三維坐標(biāo)和對(duì)空中飛行物定軌,在利用精密星歷和高精度起算點(diǎn)的情況下,基線解的相對(duì)精度能夠達(dá)到10-9,解算短基線的精度優(yōu)于1mm,是世界上最優(yōu)秀的GPS軟件之一。近年來(lái),該軟件在ThomasHerring教授,RobertKing博士,SimonMcClusky博士和有關(guān)專(zhuān)家共同努力下,在數(shù)據(jù)自動(dòng)處理方面已做了較大的改進(jìn)。該軟件不僅可在基于工作站的Unix操作平臺(tái)下運(yùn)行,支持X-Windows,而且可以在基于微機(jī)的Linux平臺(tái)下運(yùn)行,最大測(cè)站數(shù)和時(shí)段數(shù)由分析計(jì)算的環(huán)境決定。GAMIT的解算精度高,可免費(fèi)獲取,并開(kāi)放源代碼,使用者可根據(jù)需要進(jìn)行源程序修改,相對(duì)Bernese、EPOS和GIPSY來(lái)說(shuō),在國(guó)內(nèi)應(yīng)用更為廣泛。2控制好輸出文件的保存工作高精度的數(shù)據(jù)處理軟件,在數(shù)據(jù)處理之前必須要做的就是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作,這一點(diǎn)非常重要,沒(méi)有準(zhǔn)備好相關(guān)文件,軟件在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)連續(xù)出現(xiàn)錯(cuò)誤,最終導(dǎo)致解算失敗,GAMIT也不例外。GAMIT在解算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)上百個(gè)臨時(shí)的輸入輸出文件,因此,首先要做的就是各文件的存放工作,同時(shí)還需考慮各誤差對(duì)基線解算的影響。并對(duì)鐘差改正、電離層改正、對(duì)流層改正、大氣參數(shù)模型、光壓模型等給予適當(dāng)?shù)倪x擇和定義。2.1ut3ssvnav首先建立工作目錄,如以年+年積日為目錄名建立目錄,同時(shí)在該目錄下建立/rinex(原始觀測(cè)文件)、/igs(sp3文件)、/brdc(精密星歷文件);同時(shí)在這一級(jí)建立/tables目錄。Tables中包存放含如下一些表格:①建立測(cè)站的初始坐標(biāo)L文件lfile.。②輸入天線高度值和觀測(cè)信息控制表格文件:、sestbl.、sittbl.。③找到對(duì)應(yīng)時(shí)段(一般以年區(qū)別)的各種參數(shù)文件,包括:pole.極移參數(shù);ut1.表:luntab.月球星歷表;soltab.太陽(yáng)星歷表;leap.sec從1982年1月1日以來(lái)的TAI-UTC值的跳秒值;gdetic.dat大地水準(zhǔn)面參數(shù)表;antmod.dat天線高及相位中心偏移模式參數(shù);svnav.dat衛(wèi)星數(shù)目、編號(hào)等信息;rcvant.dat接收機(jī)及天線類(lèi)型信息。2.2選擇快速輸出的衛(wèi)星時(shí)鐘文件lminps數(shù)據(jù)處理的步驟為:①在數(shù)據(jù)目錄下,使用links.day年積日工程名與tables的表文件進(jìn)行連接。②makexp程序建立所有準(zhǔn)備文件的輸出及一些模塊的輸入文件。③makej程序讀取觀測(cè)文件rinex格式,得到用于分析的衛(wèi)星時(shí)鐘文件J文件。④makex生成接收機(jī)時(shí)鐘文件K文件和觀測(cè)文件X文件。⑤建立與執(zhí)行批處理。⑥進(jìn)行批處理工作。⑦數(shù)據(jù)處理完畢之后,查看o文件,postfitnrms需小于0.5;另外,查看基線精度是否出現(xiàn)異常。⑧接著利用GLOBK進(jìn)行平差,或利用同濟(jì)大學(xué)TGPPSW等軟件執(zhí)行平差。3基線解算質(zhì)量某城際鐵路客運(yùn)專(zhuān)線GPS首級(jí)控制網(wǎng)由5個(gè)點(diǎn)組成,其中以北京房山作為國(guó)際IGS跟蹤站,GPS首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)位示意圖如圖1所示。每天24h連續(xù)觀測(cè),共使用5臺(tái)GPS接收機(jī)(均為L(zhǎng)eica1230)分兩個(gè)時(shí)段觀測(cè)(年積日分別為346、348),共計(jì)48h數(shù)據(jù)量,其解算結(jié)果如表1和表2所示。均方根殘差(nrms)是衡量基線解算質(zhì)量的最主要的指標(biāo)之一,要求nrms的值原則上最好小于0.3。如果nrms值大于0.5,則說(shuō)明本次處理中仍有大周跳未被清除,還需要查看自動(dòng)清除周跳的總結(jié)文件autcln.sum,或使用CVIEW進(jìn)一步人工剔除。本例中nrms=0.2057和0.2058,滿足原則上的要求。此外,從表2中可以看出,基線長(zhǎng)度的相對(duì)精度均可以達(dá)到10-8,因此應(yīng)用GAMIT進(jìn)行基線解算的結(jié)果是完全可以信賴(lài)的。4精密加工過(guò)程模型