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应用Bernese软件进行高精度GPS定位解算_张彩红

文章编号:1007 3817(2006)03 0008 02中图分类号:P228.42 文献标志码:B 应用Bernese软件进行高精度GPS定位解算

张彩红1 朱 波2 张 黎2

(1武汉大学GPS工程技术研究中心;2武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079)

摘 要 介绍了高精度的G PS处理软件Bernese的组成、特点以及使用技巧,通过实例说明了BP E完全可以满

足高精度GP S数据自动处理的需要。

关键词 Ber nese;BPE;全球定位系统;基线解算;网平差

Ber nese软件是由瑞士伯尔尼大学天文研究所研究开发

的GP S数据(包括GL ON A SS数据、G PS和G L ON A SS混合

数据、SL R数据)处理软件。在2004年12月推出的5.0版

本,主要针对大学、研究机构和高精度的国家测绘机构等用

户,其界面更加友好,模块条理更为清晰,并且对非差模型作

了较大改动,使其精度更高。Bernese软件既可用非差方法

进行精密单点定位,又可用双差方法进行整网平差。而且它

能对GPS数据和G L ON A SS数据同时处理。其中BP E具有

自动处理功能且满足GP S高精度定位应用。该软件大约由

1000个数据处理程序和100个菜单程序组成,包括1000个

子程序和函数,其程序语言是FO RT R AN77、Per l等,个别

程序用FO RT R AN90编写。

1 Bernese GPS软件的主要操作步骤

Bernese GPS软件利用精密星历进行数据处理时,通常

可以进行数据文件的准备、解算过程的准备和基线处理。

1)数据文件的准备。A T M文件夹下载相关的电离层

文件(.ION),OR B文件夹下载相关的极文件(.ERP)、码偏

差文件(.DCB)以及精密星历(.SP3),O RX文件夹存放原始

数据(.RIN EX),ST A文件夹存放板块文件(.P LD)、站点信

息(.ST A)、IG S参考坐标(.CRD)、IGS参考速率(.V EL)以

及海潮文件(.BL Q)。

2)解算过程的准备。Bernese软件是高精度数据处理

软件,因此,在解算过程中应考虑多种不良因素的影响,如电

离层和对流层改正、海洋潮汐运动的影响以及钟差改正等。

卫星轨道误差对基线的影响如表1所示。

表1 卫星轨道误差对基线的影响

相对精度(10-7)D r/m b/km D b/m m

1020 12

1010 100100 10001000 101 10010 1000100

卫星轨道误差对基线的影响的计算公式是D r/r=D b/ b,其中,D r是卫星轨道误差,即星历误差;r是卫星到地面的距离20200km;D b是基线误差,即由于卫星星历误差而引起的基线误差;b是基线长度。实践证明,经数小时观测后基线的相对误差约为星历相对误差的1/4左右。在 SA 措施实施中,基线相对误差可能会增大,但就广播星历而言,也能保证1~2 10-6D的相对定位精度。

3)基线处理。GP S定位主要是描述地面点的位置,其一般都是建立与某一个特定的空间基准和时间基准上的,工程上所用的是以若干地面点为基准得到的以地心为坐标原点并固定在地球表面的大地测量坐标系统,这对于地球动力学的研究来说精度是远远不及的。而G PS测量所采用的坐标系统是固定于地球的,即地心地固坐标系。因此,也选择了由国际地球旋转服务IT RS提供的国际地球参考框架IT RF,到目前为止已经发展了IT RF88,89,90,91,92,93, 94,96,97,IT RF00等坐标框架。

对于大区域的高精度定位必须利用高精度的卫星轨道信息即精密星历。精密星历是国际I GS机构根据全球的各个IGS跟踪站的精密资料计算出来的卫星的精密位置,并且含有各颗卫星的钟差,可以通过国际互联网下载。当所有的数据都准备完毕,只用打开菜单,选中 Start BP E Pr ocess ,然后一步一步地处理就会得到如意的结果。不过在运行BP E的过程中,计算机的CP U会出现占用100%的现象,属于正常现象。如果手工要处理很多数据,那将是一件很麻烦的事情。BP E省时省力,并且效率高。

2 Bernese软件的组成及特点

1)Bernese软件的组成。界面部分用C++编写,程序部分用FOR T RA N77和90编写,BPE部分用P erl编写。BP E 是满足GPS数据高度自动处理的独立模块。最初,设计BP E的主要目的是满足日益增多的全球永久G PS站的解算,却得到了意想不到的效果,有经验的用户不仅用它处理永久GP S站的数据,也用它来处理其他GP S数据。

采用C/S(服务器/客户端)的设计模式,用户和服务端通过T CP/IP协议进行交流;服务器端用C++开发,BPE服务端流程图如图1所示。

客户端用Per l开发,并且能适用于各种操作系统,如Window s、U nix操作系统等,在W indo ws平台下,DOS批处理文件不再支持,必须用Perl编写脚本。

BP E可以用交互模式和非交互模式两种模式来运行。在非交互模式中,在U nix系统中只用输入命令 cr on 就可以启动该模块。

BP E有最主要的四个PCF(Pr ocess Co ntr ol F ile)文件,

8测绘信息与工程 Jour nal of Geo matics Jun.2006;31(3)