Bernese 5.0软件介绍及常见问题分析

蒋欠欠,郭英,戚宪东

(山东科技大学测绘 科学与工程学院,山东 青岛 266590)



Bernese 5.0软件介绍及常见问题分析

蒋欠欠,郭英,戚宪东

(山东科技大学测绘 科学与工程学院,山东 青岛 266590)

介绍了Bernese5.0软件数据处理的准备工作、手工处理内容、BPE中控制文件的组成,并通过自动批处理PPP.PCF处理GPS数据,分析遇到的问题及解决的方法。

Bernese5.0;BPE;数据处理;问题分析

0 引 言

目前在GPS高精度定位中,广泛使用的数据处理软件有美国麻省理工学院和美国加利福尼亚大学海洋研究所共同研发的采用双差方法进行数据处理的GAMIT软件,美国喷气动力实验室研发的以非差方法进行数据处理的GIPSY软件[1-2],瑞士伯尔尼大学研发的Bernese软件。升级后的Bernese5.0软件既能以非差方式进行单点定位,又可以用双差方法进行整网平差[3-4],可以手工处理或批处理(BPE)GPS数据和GLONASS数据,以及处理SLR数据、永久GPS跟踪站观测网或混合不同类型接收机的观测网,还可用于处理精密定轨、估计地球自转和电离层等多种中间产品数据。Bernese软件具有高精度、高效率的特点,适用于科学研究、实践教学,也适用于测绘单位的数据产品计算,学习Bernese软件具有一定的现实意义[5]。

但是,利用Bernese软件进行数据处理时,各部分的步骤需要紧密衔接,若某一操作步骤出现问题,软件将无法正常运行。因此,解决操作过程出现的问题十分关键。

本文通过PPP.PCF(Precise Point Positioning.Process Control File)处理2015年第121天LHAZ测站的GPS数据,分析并解决在处理过程遇到的问题。

1 Bernese 5.0的结构和主要功能模块

Bernese5.0软件根据数据处理功能可分为手工处理和BPE两大部分[6]。手工处理数据和BPE处理数据之前,都需要进行数据文件的准备,其数据处理流程如图1所示。

图1 Bernese5.0数据处理流程图

1.1 手工处理部分

手工处理部分主要有格式转换部分、轨道部分、数据处理部分、模拟部分和常用工具部分五块内容[7]。

1) 格式转换部分

将RINEX格式的原始观测文件、原始导航文件、原始气象文件转换为二进制的Bernese格式。

注意检查数据类型、RINEX文件头信息等,观测文件转换为*.PZO、*.PZO、*.CZH和*.CZO四种Bernese格式,在自己新建项目下的RAW中检查格式转换是否正确完成。

2) 轨道部分

运用精密星历文件、地球自转参数文件生成轨道列表文件,进而生成标准轨道。注意广播星历与精密星历生成标准轨道参数设置的区别,在OUT目录下检查卫星轨道精度。

3) 数据处理部分

这是软件的重要部分,包括数据预处理(接收机钟差改正、生成基线、周跳探测与修复等)、基于法方程的参数估计。注意各参数的设置,由于生成的文件较多,在OUT目录下检查各文件中的精度。

4) 模拟部分

根据统计数据信息(观测值的RMS、偏差和周跳)产生模拟的GPS和GLONASS观测量(码或相位)。

5) 常用工具部分

进行检查、编辑转换成Bernese格式的数据文件,进行坐标的显示、比较,残差的浏览、检核,输出文件的处理等。

1.2 批处理部分

BPE则由程序、脚本文件、控制文件等组成,其中控制文件是BPE的核心,主要的控制文件有PPP.PCF、RNX2SNX.PCF、CLKDET.PCF和BASTST.PCF。

1) PPP.PCF

非差数据批处理,主要运用到的程序模块有:RNXSMT(数据预处理),RXOBV3(RINEX数据格式转换为Bernese格式),POLUPD、PRETAB、ORBGEN(轨道计算),CODSPP、GPSEST、RESRMS、SATMRK(数据预处理及参数设置),GPSEST(基线法方程文件),ADDNEQ2(基于法方程得多时段解)。

2) RNX2SNX.PCF

求差数据批处理,与非差数据批处理所用到的程序模块类似,在数据预处理阶段用到的程序有:CODSPP、GPSEST、RESRMS、SATMRK、MAUPRP、SNGDIF。从而可求出测站点位速率、对流层等参数,解算的结果以SINEX的格式输出。

3) CLKDET.PCF

根据网内的观测数据,计算接收机钟差和卫星钟差,生成一个独立的钟文件。若观测文件中存在较大的残差或缺少观测数据将不会被计算。

4) BASTST.PCF

基线解算,它所用到的数据从PPP.PCF、RNX2SNX.PCF,CLKDET.PCF生成的文件中获取。

1.3 数据文件准备

数据文件的准备工作包括下载RINEX格式的原始观测数据(*.O文件)存放到ORX和RAW目录下,将对应的精密星历文件(*.SP3)、钟差文件(*.CLK)、地球自转参数文件(*.ERP)、该月的两个码偏差文件(*.DCB)下载并存放在ORB目录下,下载电离层文件(*.ION)存放到ATM目录下,将测站坐标文件(*.CRD)、测站所在板块文件(*.PLD)、测站速度场文件(*.VEL)、海潮文件(*.BLQ)下载并复制到STA目录下,钟差文件存放到OUT目录中。更新GEN文件,主要更新卫星问题文件(*.CRX),卫星参数文件(*.ION),地球自转参数文件(*.ERP),相位中心改正文件等。数据文件的下载地址为: ftp://ftp.unibe.ch/aiub/BSWUSER50/ ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/.

2 数据处理所遇问题及解决方法

通过BPE中PPP.PCF运行2015年第121天LHAZ测站的GPS数据,其中所遇到的问题及解决方法如图所示。

1) 文件类型问题,如图2所示。

图2 文件类型问题

问题一:是由精密星历文件的格式没有被Bernese识别引起的。将其*.PRE格式改为Bernese能识别的*.SP3格式。

问题二:是由地球自转参数文件文件没有被Bernese识别引起的,将IGS18427.ERP的后缀名改为Bernese能运行的*.IEP格式。

2) 数据格式转换问题,如图3所示。

图3 数据格式问题

问题一:是由RNXGRA程序中*.STA命名不正确引起的。将选项station information file重新命名为15-121.STA即可。一般情况下,将station information file内容清空,默认STA目录下的.STA文件名。

问题二:是由STA目录中命名为15-121.STA的文件与RAW目录下的lhaz1210.SMT中的测站名没保持一致引起的。两者测站名需保持一致且 OLD STATION NAME要正确命名,一般为:测站名+*。

问题三:是由观测数据与其它的卫星系统相拒引起的。在程序SMTBV3中,将SATELLITE SYSTEM SELSETION选项由GPS改为ALL即可。

3) 生成轨道文件时出现的问题,如图4所示。

图4 生成轨道文件时出现的问题

问题一:是由GEN中缺少2015年的坏卫星文件引起的。下载2015年的坏卫星文件并拷贝到GEN目录中,这可以通过及时更新GEN文件实现。

问题二:是由于卫星文件中有太多卫星而卫星最大数量为200引起的。通过删除部分SATELLIT.I08中的卫星使其卫星数小于200来解决此问题。

4) 数据预处理时出现的问题,如图5所示。

图5 数据预处理时出现的问题

此问题是由缺少IGS151210.CLK文件引起的。打开程序CODSPP接收机时钟同步计算,在INPUT ORBITS选项中Satellite clocks找不到IGS151210.CLK文件,通过检查CODSPP之前的程序,在PRETAB生成轨道列表文件中将RESULT FILES的Satellite clock file正确命名并保存即可生成CODSPP运行所需的*.CLK文件。

5) 数据不完整问题,如图6所示。

图6 数据不完整问题

问题一:是由OUT目录中没有IGS18425.CLK文件引起的。下载的IGS18425.CLK钟差文件既要拷贝到ORB中也要复制到OUT目录下,数据处理用到OUT目录下的钟差文件。

问题二:是由天线类型找不到引起的。通过编辑.CRX文件,按照提示添加天线类型解决此类型问题。

3 结束语

Bernese软件能高效的处理GPS高精度数据,尤其使用BPE过程,软件运行出现错误中断时,一般通过BPE目录查找出现问题的文件,找到并分析错误,进而解决问题。本文PPP.PCF处理GPS数据时根据错误所在的程序模块将错误分为以下5种类型:

1) 文件类型问题,2) 数据格式转换问题,3) 生成轨道文件时出现的问题,4) 数据预处理时出现的问题,5) 数据不完整问题，并给出相应解决错误的方法。

[1] 李征航,张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M].武昌:武汉大学出版社,2009:172-174.

[2] CHENG Mengfei，WANG Hua CHENG Yingyan ,etal.The trend of the APRGP velocity Field and plates movement derived from GPS data[J].Springer Journal, 2010,53(4):767-772.

[3] DACH R,HUGENTOBLER U,FRIDEZ P,etal.Bernese GPS Software Version 5.0 [M].Astronomical Institute of Bern,2007.

[4] 曲超.GPS数据处理软件Bernese5.0应用[J].中国科技信息,2015(9):56-58.

[5] 吕浩,张友阳,吕志平，等.基于Bernese非差的GNSS大网分布式解算[J].测绘科学技术学报,2015,32(5):69-72.

[6] 孟黎,徐杰,任超.Bernese GPS4.2版本数据处理软件的使用与常见错误分析[J].全球定位系统,2007,33(3):42-46.

[7] 邰贺,付研.应用Bernese5.0软件进行精密单点定位计算[J].中国学术期刊电子出版社,2011(2):74-75.

The Introduction of Bernese 5.0 Software and the Analysis of Common Problems

JIANG Qianqian,GUO Ying,QI Xiandong

(CollegeofGeodesyandGeomatics,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China)

Introduces the data processing preparation, manual processing content, the control file composition of BPE in Bernese5.0 software and through the PPP process of automatic BPE deal with the GPS data, analyzing problems and Putting forward the method to solve the problem.

Bernese5.0; BPE; data processing; problem analysis

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.027

2016-09-19

地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验(编号：201305)； 海岛(礁)测绘技术国家测绘地理局重点实验室(编号：2014B01)

P228.4

A

1008-9268(2017)02-0117-04

蒋欠欠 (1992-),女，山东济宁人,硕士生,主要从事GNSS定位研究。

郭英 (1973-),女，山东临沂人,博士、副教授、硕士生导师,主要从事GNSS定位技术及其完备性、电离层层析理论与应用、基于GNSS和多传感器的室内高精度定位研究。

联系人: 蒋欠欠E-mail:jiangqian0326@163.com