¿Cómo evaluar la calidad de los datos GNSS?

Propósito

Un módulo GNSS es un dispositivo que proporciona datos de geolocalización mediante la recepción de señales de múltiples satélites de la constelación GNSS. El rendimiento de la adquisición y el seguimiento de la señal determina directamente la precisión de PVT, por lo que es de gran importancia evaluar la calidad de los datos GNSS.

Método

Prueba de línea de base cero

La prueba de línea de base cero puede eliminar o debilitar el error del reloj del satélite, el error ionosférico, el error troposférico, el error del receptor, la desviación del centro de fase de la antena, etc. Por lo tanto, el resultado de la prueba de línea de base cero es el ruido interno del módulo GNSS en la adquisición y seguimiento de señales, por lo que el resultado de la prueba de línea de base cero se puede utilizar para evaluar la precisión de observación del módulo GNSS. Conecte el módulo GNSS A y B a una antena mediante divisor. Después de rastrear los satélites, registre 30 minutos de datos sin procesar y calcule la precisión de la portadora y el pseudorango

- Precisión de pseudorango

El método de cálculo es el siguiente: utilizar la fórmula (1) para establecer una diferencia (diferencia única) entre las observaciones de pseudodistancia del mismo satélite en los módulos a y b; A continuación, utilice la fórmula (2) para hacer la diferencia entre los dos resultados de diferencia simple de diferentes satélites (diferencia doble). Utilizando la fórmula (3), se puede calcular la precisión del pseudoalcance de un solo satélite. En la siguiente fórmula, O es el valor de observación del pseudorango, el superíndice es el número de satélite, el subíndice es el número de módulo, SD es el valor de diferencia simple y DD es el valor de diferencia doble.

(1)

(2)

(3)

Normalmente, las observaciones de doble diferencia deben ser gaussianas con media cero. Y para una cierta frecuencia, el canal receptor tiene consistencia para la adquisición y el seguimiento. Por lo tanto, un satélite con un ángulo de corte y una SNR más altos se puede utilizar como satélite de referencia, y se puede calcular la doble diferencia de todos los satélites a esta frecuencia, y la precisión del pseudorango de esta frecuencia se puede expresar como fórmula (4)

（4）

Entre ellos, i es la época, j es el número PRN del satélite, q es el número PRN del satélite de referencia y n es el número de observaciones de doble diferencia.

- Precisión de la fase portadora

Las observaciones de doble diferencia de fase portadora tendrán una ambigüedad entera N. Cuando el satélite se rastrea continuamente, la ambigüedad de enteros permanece sin cambios. Las diferencias se obtienen para obtener observaciones de tres diferencias para eliminar la influencia de la ambigüedad de los enteros, como se muestra en la fórmula (5).

（5）

La precisión de la fase portadora de esta frecuencia es

（6）

En la fórmula, t1 y t2 son dos épocas adyacentes, y TD es el valor de observación de tres diferencias.

El módulo de la serie ComNav K8 adopta una nueva generación de chip SOC + arquitectura de chip AGC RF, admite constelaciones completas y señales multifrecuencia, con bajo ruido interno y alta precisión de observación, puede proporcionar a los usuarios información de posicionamiento altamente confiable. En la siguiente tabla se muestra la precisión de la fase portadora y del pseudorango del módulo K8.

Tabla 1. Precisión de observación del módulo K8

Comprobación de la calidad de los datos sin procesar

En la actualidad, las principales herramientas de verificación de la calidad de los datos incluyen TEQC, BNC, Anubis, etc. Por lo general, se utilizan los siguientes indicadores.

——Relación señal-ruido (SNR)

Se define como la relación entre la potencia de la señal y la potencia del ruido, que se puede utilizar para indicar la calidad de la señal. Cuanto mayor sea el valor de SNR, mejor será la calidad de la señal. En general, el archivo RINEX dará directamente la SNR de la señal. La SNR se correlaciona positivamente con el ángulo de corte del satélite, y cuanto mayor sea el ángulo de corte, mayor será el valor de la SNR.

Figura 1 Mapa del cielo GPS SNR del módulo K8

——Valor de MP

Pseudo-rango de múltiples rutas, que puede reflejar la capacidad de supresión de múltiples rutas del módulo, generalmente cuanto más pequeño, mejor. El método de cálculo es:

El mapa del cielo multitrayecto GPS del módulo K8.

Figura 2 Mapa celeste GPS multitrayecto del módulo K8

——Tasa de integridad de los datos

El valor de la observación efectiva realizada por el módulo/el valor teórico calculado por las efemérides del satélite. Cuanto mayor sea el valor, mayor será la salida de observación de la placa, y el valor debe ser del 100% cuando el módulo esté a cielo abierto.

——Relación de deslizamiento del ciclo (O/SLPS)

El número de observaciones válidas /el número de deslizamientos de ciclo ( 1 cuando los deslizamientos de ciclo son 0).

Si un satélite detecta un deslizamiento de ciclo en dos frecuencias de una unidad de época, se considera que la época tiene un fenómeno de deslizamiento de ciclo. Generalmente, se utiliza el método combinado de MW y GF para detectar y evaluar el deslizamiento del ciclo. Cuanto menor sea el valor de O/deslizamiento, más grave será el deslizamiento del ciclo.

La relación de deslizamiento del ciclo es superior a 8000 en un entorno sin interferencias.

Tabla 2 Comprobación de la calidad de los datos del módulo K8

resumen

Este artículo presenta la prueba de línea de base cero, así como los indicadores de control de calidad de los datos de observación GNSS, lo cual es conveniente para que los usuarios evalúen rápidamente el módulo GNSS y esperan serle de ayuda.