Trimbe信标机稳定和准确性检查

       为确保GPS定位系统处于良好的工作状态，掌握GPS的定位精度是否能达到仪器标称的定位精度，2017年3月12日~13日，于青岛科考基地码头对SPS 351GPS接收机进行稳定性和准确性检查。

       1.简介

Trimble SPS351是一个集成了MSK信标和卫星差分功能的GPS接收机，实时提供亚米级测量精度，它可以使用免费的公共信号（如MSK信标或WAAS/EGNOS/MSAS信号）。

SPS351基本配置包括一个整合在一起的GPS/信标天线，使用免费的公用IALA信标、MSK信号和SBAS改正，信标天线可以达到亚米级的精度，信标机可以追踪非常弱的信号，主要工作指标如下：

l  Trimble EVEREST多路径技术

l  12通道L1 C/A

l  2通道 MSK信标

l  2通道SBAS

l  码差分GPS定位

水平精度±（0.25m+1ppm）

竖直精度±（0.5m+1ppm）

l  SBAS（WAAS/ENGOS/MSAS）定位

水平精度< 1m（3ft）

垂直精度< 5m（16ft）

2.实验工具

Ø  中海达华星A10定位仪

Ø  RTK 定位精度：平面 (10＋1×10^-6D)mm，高程：(20＋1×10^-6D)mm

Ø  HYPACK定位数据采集软件

Ø  SDCORS系统网络RTK，精度优于3cm

Ø  三角架及底座各1个

3.测量依据

1）坐标系统及投影参数

Ø  2000国家大地坐标系（CGCS2000）

Ø  2008国际地球参考框架（ITRF2008）

Ø  WGS-84大地坐标系

Ø  1991年国际地球参考框架（ITRF1991）

Ø  投影参数：

投影类型：高斯-克吕格投影

中央经线：120º    伪东值：500000m

2）规范及规程

《水运工程测量规范》JTS 131-2012

4.实验步骤

1）布设和测量基准点

在青岛科考基地码头布设基准点，在其上架设三角架，放置华星A10的天线，利用SDCORS测量出基准点的CGCS2000坐标，共观测129组数据(见附录1)，点位精度为0.004m，平均值即基准点的CGCS2000坐标见表4-1所示。

图4-1 基准点坐标测量

表4-1 基准点坐标(CGCS2000)

2）Trimble SPS351接收机的24小时观测

将Trimble SPS351的天线替换华星A10的天线，利用HYPACK软件采集输出的定位系信息（NEMA-GGA格式），采集时间为2017年3月12日11点至3月13日10点，总共采集了87911组数据，观测图见图4-2。

图4-2 SPS351测量

观测期间的卫星数和水平精度因子HDOP的情况见图4-3和4-4所示，其中，卫星数和HDOP的平均值分别为8和1.12。

图4-4水平精度因子（HDOP）

观测值的平均值见表4-2。

表4-2  Rrimble SPS 351观测坐标

将观测值展到以平均值为中心的误差圆上，见图4-5，从图中可以看出，观测值都位于以平均值为中心半径为2.m0的圆中，通过统计和计算得出：

Ø  距圆心小于1.0的观测值的个数为78973，占89.8%

Ø  距圆心1.0m~2.0m的观测值的个数为7557，占8.6%

Ø  观测值的点位中误差为0.508m

与设备的性能描述相符合，稳定性满足专项的要求。

图4-5 点位误差圆

3）定位准确度评估

SPS351GPS接收机输出的数据为1991年国际地球参考框架下WGS-84大地坐标，华星A10输出的坐标为2008国际地球参考框架下CGCS2000大地坐标。根据相关文献资料，CGCS2000大地坐标系和WGS-84大地坐标系参考框架和参考历元不同，框架的差异影响很小，主要是因为参考历元的差异，由于我国沿海建立使用时间为90年代末，与CGCS2000参考历元相近，因此，参考框架和参考历元的不同对测量结果影响很小。

通过对87911组数据统计分析，得该基准点坐标值得平均值见表4-2，华星A10测得的该基准点坐标平均值见表4-1，分析两个平均值的差值，坐标北向相差0.15m，坐标东向相差0.092m，点位坐标相差0.176m，坐标结果对比见表4-3。

表4-4SPS351 观测值与基准点坐标对比

SPS351 GPS接收机稳定性和准确度符合设备性能指标，也满足规范的定位要求。