浅谈GPS接收机设备检测验收技术的推广应用

【摘 要】全球定位系统（GPS）具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统，而对GPS接收机设备检测验收是测绘生产的基础，是GPS测量顺利完成的重要保证。本文以常规GPS接收机设备为例，介绍了GPS接收机设备检测验收技术的推广应用。

【关键词】GPS接收机；检测验收技术；推广应用

1　GPS接收机的原理及检测的目的

GPS是Globle　Position　System（全球定位系统）的简称。它是由美国投资建成的一套导航定位系统。该系统具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。目前，GPS技术在国内外各行各业都得到了不同程度的应用，在大地控制测量、精密工程测量及变形监测、线路勘测及隧道贯通、海洋、气象及其它领域都得到应用。

GPS接收机检测的目的是了解仪器性能、工作特性及其可能达到的精度水平。它是制定GPS作业计划的依据，也是GPS定位测量顺利完成的重要保证。

2　GPS接收机的检测项目与检定周期

对于新购置的和修理后的GPS接收机的检定项目有：接收机系统检视、接收机通电检验、内部噪声水平测试、接收机天线相位中心稳定性测试、接收机野外作业性能及不同测程精度指标的测试、接收机频标稳定性和数据质量的评价、接收机高低温性能测试、GPS接收机附件检验、数据后处理软件验收和测试、接收综合性能的评价。

对于使用中的GPS接收机的定期检定项目有：接收机系统检视、接收机通电检验、内部噪声水平测试、接收机频标稳定性和数据质量的评价、GPS接收机附件检验。

3　GPS接收机检测的内容

3.1　GPS　接收机的检测

GPS　接收机检视项目：GPS接收机及天线外观是否良好，型号是否正确，主机与配件是否齐全；需固紧的部件是否松动和脱落；设备使用手册和后处理软件手册是否齐全；后处理软盘数是否齐全。

GPS　接收机通电检验：GPS接收机与电源正确连接后，看电源信号灯工作是否正常；按键和显示系统工作是否正常；利用自测试命令检测仪器工作是否正常；检验接收机锁定卫星时间的快慢，接受信号的信噪比及信号失锁情况。

GPS接收机实测检验项目：GPS接收机内部噪声水平的测试；接收机天线相位中心稳定性测试；接收机野外作业性能及不同测程精度指标的测试；接收机频标稳定性检验和数据质量的评价；接收机高低温性能测试。

3.2　GPS接收机附件检验项目

电池、电缆和充电机的检验：电池电容量的检验；电缆型号及接头是否配套和完好；充电机功能是否完好。

天线连接件及天线高量尺的检验：天线与基座连接件是否完好及配套；基座光学对中器的检验；天线或基座圆水准器的检验；天线高量尺是否完好及尺长精度。

数据转录设备及软件：GPS接收机数据传输接口配件及软件是否齐全，数据传输性能是否完好。

4　GPS接收机检验的方法和技术要求

4.1　接收机系统内部噪声水平测试

该测试可根据具体情况采用以下二种方法之一进行。并尽可能采用零基线测试方法。

零基线测试方法：用零基线测试比对时，对1.5小时观测值，基线分量及长度应在1mm以内，接收机内部噪声水平应满足厂商指标。

超短基线测试方法：用超短基线测试时，对1.5小时观测值，基线分量与地面测量值之差应小于仪器固定误差，接收机内部噪声水平应满足厂商指标。

4.2　天线相位中心稳定性测试

天线相位中心稳定性测试是测定天线相位中心与厂家提供的天线相位中心位置之差，可以采用下述方法之一进行。

相对测定法：天线在不同方位下测定的基线变化应小于2倍固定误差。

旋转天线法：较为严格测定相位中心的方法为“旋转天线法”，该法需要在专门的微波暗室内利用固定的微波反射源测定天线相位方向图，从而确定天线平均相位中心，以及天线相位中心随卫星高度和方位变化的规律。

天线相位中心的偏差应小于仪器固定误差。

4.3　GPS接收机频标稳定性检验和数据质量的评价

GPS接收机频标的稳定性，对观测数据的质量有着重大的影响，主要表现为观测值残差大小和噪声水平，小周跳，特别是半周周跳出现的频率。它是考核接收机性能和谴责的可达到的精度水平的一个重要的指标。对于高精度GPS测量和地球动力学研究方面的应用，频标稳定性及其对观测值噪声的影响分析将具有给为重要的意义。

考核的主要指标为：数据的噪声水平；周跳出现的频率；低仰角情况下，数据质量的变化；低仰角情况下，多路径效应的影响。检验的方法是：通过对较长观测时间段、不同测程的观测数据的结果作残差统计分析，以确定数据的平均噪声水平，周跳出现的频率，以及低仰角条件下观测数据质量的变化和多路径效应的影响。在没有专门的标准测试软件之前，暂时可用高精度GPS分析软件做此项工作。

4.4　GPS接收机高低温性能的测试

此项测试可以在野外不同气候条件下进行，亦可以在专用的高低温实验箱中进行。在高低温实验箱中测试时，其温度均匀度应≤±2℃，其波动度应≤±0.5℃。在高温为+30℃及低温-10℃之间进行接收机内噪声水平测试。

5　结论

通过对GPS接收机设备检测验收，使得我们更进一步了解仪器的性能、工作特性以及仪器可能达到的精度水平。可以更好地制定GPS作业计划，使GPS测量顺利完成。

参考文献：

[1]Elliott　D　Kaplan GPS接收机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

[2]曹志刚，钱亚生.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，1992.