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06 第6讲 GPS常用数据格式.pptx

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本课件讲解GPS常用数据格式,先说明接收机本机格式的特点与局限,再系统介绍RINEX格式的文件类型、8+3命名规则与文件结构,以及导航电文与观测值文件的记录内容,并说明SP3精密星历格式的产品类型与轨道内插方法。

第六章目录页,列出RINEX格式与SP3精密星历格式两大通用数据格式
本机格式定义页,说明其为接收机内部二进制存储格式,含观测值、广播星历与气象元素
本机格式特点页,指出各厂家格式互不兼容、存储紧凑但不利于多机型联合作业
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第1页:第六章GPS常用数据格式

第六章 GPS常用数据格式

  • RINEX格式
  • SP3

第2页:接收机本机格式的定义

§6.1 RINEX格式——1、概述

本机格式(Native Format)
接收机内部的数据存储格式,以二进制方式存储观测值、广播星历与电离层信息、气象元素等

第3页:本机格式的特点

本机格式的特点:

  • 不同厂家的接收机本机格式各不相同
  • 与接收机配套的数据处理软件只能读取本机厂家的格式
  • 数据存储紧凑,含有一些专有信息
  • 不利于多种型号的接收机联合作业

第4页:RINEX格式的定义与历史

RINEX(Receiver INdependent Exchange Format)

定义
与接收机无关的数据交换格式
历史
1989年由伯尔尼大学天文学院的Werner Gurtner提出,目的是处理EUREF89所采集的GPS数据
存贮方式
ASCII/文本文件

第5页:RINEX文件类型

2、RINEX格式文件类型:

  • 观测值文件:GPS观测值
  • 导航电文文件:GPS卫星导航电文
  • 气象数据文件:测站处的气象数据
  • GLONASS导航文件:GLONASS导航电文
  • GEO导航电文文件:增强系统中搭载类GPS信号发生器的地球同步卫星(GEO)导航电文
  • 卫星和接收机钟文件:卫星和接收机时钟信息

第6页:RINEX命名规则

3、命名规则:采用8+3文件名,格式为 ssssdddf.yyt。

RINEX文件名各段含义
字段含义示例
ssss4字符测站名WHN1
ddd3字符年积日141
f1天内文件序号(时段号),0-9、A-Z,0表示当天所有数据0
yy两位年份1997为97,2009为09
t文件类型:O观测值、N导航电文、M气象数据、G GLONASS导航、H GEO导航、C钟文件O

示例:WHN11410.04o

第7页:RINEX文件的组织结构

4、文件结构

  • 组织形式:按节、记录(行)、字段和列
  • 所有文件均分为两节:文件头和数据记录
  • 每个记录占一行,不超过80列宽(80个字符)
  • 文件头中每个记录(行)的61-80列为标签,对记录进行说明

第8页:文件头与数据记录

文件头与数据记录:文件头的第1-60列为实际内容,第61-80列为内容说明,每行不超过80个字符。

第9页:观测值数量和列表

观测值数量和列表:文件头中以观测值类型代码(如L1、L2、C1、P1、D1等)列出本文件所记录的观测值类型及其排列顺序。

第10页:文件头标签示例

文件头与数据记录示例:第1-60列为实际内容,第61-80列为内容说明(标签),便于人工阅读与程序解析。

第11页:观测值文件的文件头内容

5、观测值文件内容——文件头内容:

  • 版本号、文件类型、所属卫星系统
  • 程序名、操作员、创建日期、观测者
  • 接收机类型、天线标志名
  • 测站概略位置、天线相对于标志的偏心
  • 载波波长因子
  • 观测值数量和列表
  • 采样间隔、首历元时间

第12页:观测值文件头示例

RINEX观测值文件头示例:逐行给出版本号、观测值类型、采样间隔、天线高度等记录,右侧61-80列给出标签说明。

第13页:观测值文件的数据内容

5、观测值文件内容——数据内容:

  • 观测时刻(一般为GPS时间)
  • 观测卫星数
  • 标志符:0正常,1有故障,大于1有事件发生
  • 观测卫星的PRN号
  • 对应每颗观测卫星的观测值,顺序按文件头说明,如 C1、L1、L2、P2、D1

第14页:导航电文文件的内容

5、观测值文件内容——导航电文内容:

  • PRN号、卫星钟参考时刻、卫星钟差改正参数
  • IODE、Crs、Δn、M0
  • Cuc、e、Cus、sqrt(A)
  • TOE、Cic、Ω、Cis
  • i0、Crc、ω、Ω̇
  • L2码、GPS周、L2 P码数据标记

第15页:SP3格式概述

§6.2 SP3数据格式——1、概述

定义
标准产品第3号(Standard Product #3),一种精密星历格式,IGS精密星历采用此格式
历史
1958年美国NGS公布SP1、ECF1、SP2、ECF2;1989年加入EF13;1989年提出SP3、ECF3和EF18,1991年正式发布

第16页:SP3的存储方式与星历类型

SP3存储方式与产品类型:以ASCII码存储,每隔15分钟给出卫星的位置、钟差,有时还给出钟速、钟漂。

IGS精密星历产品类型
类型滞后时间精度更新频率
预报星历(igu)实时提供25cm每天更新2次
快速星历(igr)滞后17h5cm每天更新1次
最终(综合)星历(igs)滞后13d优于5cm每周更新

第17页:SP3命名规则

2、命名规则:采用8+3文件名,格式为 tttwwwwd.sp3。

  • ttt:星历类型(igs、igr、igu)
  • wwww:GPS周
  • d:星期,0表示周日,1-6表示周一至周六

示例:igs13895.sp3(.z)、igr13895.sp3(.z)

第18页:SP3文件的组织结构

3、文件结构

  • 组织形式:按节、记录(行)、字段和列
  • 所有文件均分为两节:文件头(前22行)和数据记录(22行之后)
  • 每个记录占一行,不超过80列(80个字符)

第19页:SP3文件以EOF结束

SP3文件头与数据记录以 EOF 标志结束,便于程序判断文件读取终止位置。

第20页:SP3文件头内容

文件头内容:

  • 版本号、标识符(P为位置,V为速度)
  • 首历元时间、历元数、发布机构
  • GPS周、首历元的周秒、历元间隔(s)
  • 首历元约化儒略日
  • 卫星数、卫星PRN号、卫星精度

第21页:含速度值的SP3记录

含有速度值时,SP3数据记录以标识符V开头,给出对应历元各卫星的三维速度分量。

第22页:SP3数据记录内容

观测数据:每个历元给出卫星PRN号、每颗卫星的位置(x, y, z,以km为单位)、每颗卫星的钟差(单位为μs),以及前面4个量的标准差。

第23页:轨道内插的常用方法

5、轨道内插常用方法:

  • 拉格朗日多项式内插
  • 三次样条内插
  • 三角多项式内插
  • 切比雪夫多项式内插

第24页:拉格朗日内插的精度与注意事项

拉格朗日多项式内插

内插精度
采用17阶多项式,精度可优于5mm
注意事项
精密轨道数据应完全覆盖待内插时段;下载数据时需取观测当天及前后各一天的数据

第25页:RINEX文件阅读随堂测验

随堂测验——阅读RINEX观测文件并回答:

  • 文件中有几种观测值?
  • 历元采样间隔是多少?
  • 首历元观测时间是?
  • 首历元观测到几颗卫星?
  • 首历元28号卫星的L2观测值是多少?表示什么意思?

第26页:

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