测绘地理信息   2018, Vol. 43 Issue (3): 24-27
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引用本文
陈秀德, 贾小林, 朱永兴, 应俊俊. 一种多GNSS的数据质量检测工具——Anubis[J]. 测绘地理信息, 2018, 43(3): 24-27. DOI:10.14188/j.2095-6045.2016324
CHEN Xiude, JIA Xiaolin, ZHU Yongxing, YING Junjun. A Toolkit of Detecting Multiple GNSS Data—Anubis[J]. Journal of Geomatics 2018, 43(3): 24-27. DOI:10.14188/j.2095-6045.2016324
一种多GNSS的数据质量检测工具——Anubis[PDF全文]
陈秀德1,2, 贾小林1,3, 朱永兴1,3, 应俊俊2    
1. 地理信息工程国家重点实验室，陕西 西安，710054;
2. 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北 石家庄 050000;
3. 西安测绘研究所，陕西 西安，710054
收稿日期: 2016-09-09
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41604024)
第一作者简介: 陈秀德，硕士，主要从事卫星导航与定位研究、电离层模型研究等。E-mail: 1425236262@qq.com
摘要: 介绍了一种由GOP(Geodetic Observatory Pecny)机构研发的GNSS(global navigation satellite system)的开源数据质量检测工具——Anubis[1, 2]，与传统质量检测工具相比，该工具不仅能对观测文件和导航文件进行质量检核与统计，还可以利用三频数据进行周跳探测与修复[3, 4]，实时钟跳探测与修复[5]，多频多信号的多路径探测[6]，以及更高精度的SPP等功能。此外，该工具还有强大的可视化绘图功能。本文介绍了Anubis工具的主要功能，并给出了MGEX站数据的检测结果，验证了该工具的可行性以及其强大数据检测功能。
关键词: Anubis     周跳     多路径     钟跳     SPP    
A Toolkit of Detecting Multiple GNSS Data—Anubis
CHEN Xiude1,2, JIA Xiaolin1,3, ZHU Yongxing1,3, YING Junjun2    
1. State Key Laboratory of Geo-information Engineering, Xi'an 710054, China;
2. State Key Laboratory of Satellite Navigation System and Equiqment Technology, Shijiazhuang 050000, China;
3. Xi'an Research Institute of Surveying and Mapping, Xi'an 710054, China
Abstract: Checking data quality is the priority work of the post-processing. With the rapid development of multi-satellite navigation system, the traditional data detection tools, such as TEQC, GFZRNX and BNC, have been unable to meet need. So we present a multi-GNSS open source data quality checking tool developed by the GOP (Geodetic Observatory Pecny). Compared to traditional checking tool, the tool can not only obtain quality inspection and statistics for observation files and navigation files, but also can realize cycle slip detection and repair, real-time clock slip detection and repair, multi-frequency signal multipath detection, and more accurate SPP with the help of tri-band data. In addition, the tool has a powerful visual graphics function. The main functions and algorithms of Anubis tool are elaborated, and the results of MGEX station data are given to verify the feasibility of the tool and its powerful data-detection ability.
Key words: anubis     cycle slip     multipath     clock jump     SPP    

随着GNSS系统(global navigation satellite system)的飞速发展，目前除了比较成熟的GPS、GLONASS系统外，中国的BDS和欧盟的Galileo系统，以及日本的准天顶导航系统(quasi-zenith satellite system，QZSS)、印度的区域导航系统(Indian regional navigation satellite system, IRNSS)以及星基增强系统(satellite-based augmentation system, SBAS)也在发挥着越来越大的作用。因此，多系统、多频点、多星座的GNSS数据必将成为趋势所向。为此，International GNSS Service (IGS)开展了Multi-GNSS Experiment(MGEX)实验项目，该项目致力于跟踪、收集和分析所有的GNSS信号数据，其数据格式为RINEX3.02格式[7]。目前常用的数据质量检测工具，包括由UNAVCO Facility研发的TEQC[8, 9]、由德国地学中心(German Research Centre for Geosciences, GfZ)研发的gfzrnx[6, 7]、和由GNSS Data Center(GDC)研发的BKG Ntrip Client(BNC)[9]等。其中，TEQC软件可以进行数据转换、编辑和质量检核，但是目前还不能处理RINEX2.11以上更高版本的数据，并且该工具是不开源的，不利于进行二次开发，此外该工具的可视化成图还需借助其他工具[9, 10]，如qcview；gfzrnx软件可以进行数据的格式转换、简单的质量检核与统计，但是目前也是不开源的，并且无法可视化[11]；BNC软件可以进行数据的转换，以及数据的基本质量检核，它虽然是开源的，但是目前还是主要进行传统信号、频点的数据质量分析工作，未对新信号、新频点的特性展开分析[12]。

1 Anubis与各工具的差异

考虑到目前存在的多系统数据质量处理分析工具无法满足多系统、多频点、多星座的GNSS数据处理的特点，本文绍了一种新的数据检测工具——Anubis，是开源工具，可以实现多信号、多频点和多星座的GNSS(包括GPS、GLONASS、Galileo、BDS、QZSS、IRNSS、WASS(Wide Area Augmentation System)、EGNOS(European Geostationary Navigation Overlay Service)等)的数据编辑、统计和质量检核工作。与传统的数据检测工具相比，如TEQC、BNC以及gfzrnx，Anubis具有更强大的数据处理检测功能，各工具的详细对比信息，见表 1。它是由C++程序编写的开源程序，目前仅支持LINUX/Windows/MAC系统操作，可以利用命令行调用XML控制文件自动处理数据，并且带有强大的可视化的绘图工具，目前最新版本是2.1.3 [5, 6]，主要应用于IGS的MGEX和欧洲EUREF Permanent Network(EPN)项目。

表 1 Anubis/TEQC/gfzrnx/BNC 4种工具中数据检测功能对比统计 Tab.1 The Statistics of Data Detection for Anubis/TEQC/gfzrnx/BNC

2 实验算例

本文选取2016年第8天JFNG(坐标为116°E，22°N)这个MGEX站的数据，接收机类型为TRIMBLE NETR9，输入原始观测数据(JFNG0080.16o)和广播星历文件(brdm0080.16p)。利用Anubis工具进行数据质量检测以及可视化成图，绘图结果包括可见卫星统计、码/相位可用性统计、信噪比(图 1)、码多路径(图 2)、SPP定位精度(图 3)、卫星天空轨迹图(图 4)等。

图 1 各系统不同相位观测类型的信噪比 Fig.1 SNR (Signal to Noise) of Different Phase Observation Types for Each Systems

图 2 各系统所有码观测量的多路径精度 Fig.2 Accuracy of Multipath of All Code Observation for Each System

图 3 各系统SPP在N/E/U方向精度 Fig.3 N/E/U Accuracy of SPP for Each System

图 4 各系统的卫星天空轨迹图 Fig.4 Sky Trace for Each System

BDS和GPS系统的可见卫星情况差不多，基本上都是8~12颗；GLONASS的可见卫星数一般是5~9颗；Galileo系统的可见卫星数一般是1~5颗。BDS卫星基本上都是3个频段可用；GPS的大部分卫星是2个频段，少部分卫星是3个频段可用；Galileo大部分是4个频段可用；GLONASS基本上都是两个频段可用。

图 1给出了各系统不同相位观测类型的信噪比情况。除GPS的L2W观测量外，各类型的相位观测量的信噪比都在40 dbHz之上。

图 2给出了各卫星系统各频点的码多路径的平均RMS的统计情况。Galileo的码多路径精度最好，RMS在10~30 cm之间，其中C8X为最好的，RMS为10 cm左右；BDS的码多路径精度次之，RMS在20~30 cm之间；GPS的码多路径精度略差于BDS，RMS在25~40 cm；GLONASS的码多路径精度更差一些，RMS都在40~50 cm之间；SBAS的码多路径精度最差，RMS接近60 cm。

图 3给出了GPS/GLONASS/BDS三系统在N/E/U方向的定位精度。这里在解算SPP时，仅采用了码观测值，进行了多种改正计算，包括粗差探测、对流层延迟干分量和延迟湿分量改正、接收机钟差改正、系统时间补偿等。从图 3中可看出，GPS的SPP精度比较好，N和E方向的精度都在1 m以内，U方向精度在2 m左右；BDS的精度仅次于GPS，N和E方向精度在2 m以内，U方向的精度在3m左右；GLONASS系统的SPP的精度略差于GPS和BDS，N和E方向精度都在2m以内，U方向的精度接近4 m。

图 4为各卫星系统在JFNG站与卫星高度角和方位角相关的可见卫星天空轨迹图。其中，图 4(f)表示在该站当天没有观测到星基增强的有效数据。

图 5给出了统计的汇总信息。其中，图 5(a)为各系统观测到的历元以及剔除的历元；图 5(b)为仅包含单频观测量的情况下，被剔除的观测历元；图 5(c)为周跳、钟跳历元以及信号缺失的历元统计情况；图 5(d)为各系统在指定频点的码多路径精度，如GPS系统的mp1为C1C观测量的码多路径，而GPS的mp2为C2W和C2X量的平均码多路径，Galileo的mp8为C8X观测量的码多路径。可以看出，在所有系统所有频点中，Galileo的C8X观测量的码多路径是最小的，RMS约为10 cm。

图 5 数据观测统计汇总 Fig.5 Statistical Summary of Observed Data

3 结束语

本文介绍了一种由GOP中心研发的开源的GNSS数据质量检测工具，并对该工具的主要算法进行了详细的介绍，同时对该工具的数据处理流程以及实际应用进行了分析讨论，充分验证了该工具的强大功能。该工具中的主要算法顺应了多GNSS系统的发展趋势，该工具操作简便，而且可以进行二次开发，同时具有强大的可视化及自动化功能，完全能够灵活的适应目前多系统、多频点、多星座的数据质量检核工作，将为新一代iGMAS的进一步建设与日常维护，提供重要支撑与保障。

致谢

感谢GOP中心提供开源的数据质量检核工具，同时感谢IGS中心提供的数据。

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