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[转载]TEQC的使用

已有 1454 次阅读 2018-12-12 09:00 |个人分类:GFZRNX_TEQC|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

本章首先介绍了TEQC软件的基本功能,包括格式转换、数据编辑、质量检查、单点定位。接着列出了一些TEQC软件的常用命令,并作了详细的注释。

1. TEQC功能简介

TEQC(Translate/Edit/QualityCheck/Coordinate)是由UNAVCOFaclity 研制的为地学研究GPS监测站数据管理服务的公开免费软件,可用于检查双频GPS接收机的动态和静态数据质量。它利用伪距观测值和载波相位观测值的线形组合来进行GPS数据中的误差估计,在快速评定GPS数据质量方面有非常大的优势,一方面速度快,没有繁琐的操作步骤,只用几条简单的命令即可;另一方面能对GPS观测数据进行多角度全方位的质量分析,能分别从卫星高度角、方位角、多路径效应、电离层延迟误差、电离层延迟变化率、信噪比等方面在Qcview配合用图形的形式直观的反映GPS观测数据的质量。

TEQC主要有格式转换(Translate)、数据编辑(Edit)、质量检查(Quality Check)单点定位(Coordinate)四方面的功能。其中,格式转换可将许多不同厂家的GPS接收机观测文件转换成标准格式RINEX文件;编辑功能可用于对RINEX文件的字头块部分,也可以进行数据文件的任意切割与合并、卫星系统的选择和删减、接收机通道的选择和卫星高度角的设置等;质量检查可以反映出GPS数据的电离层延迟、多路径效应、周跳、信噪比等信息;单点定位则可以粗略计算出点位在WGS-84坐标系中的坐标和在大地坐标系中的坐标。它的四个模块是相互独立、互不影响的,既可以单独使用其中的一个模块,也可以组合使用。它不仅可以处理GPS系统,也可以处理GLONASS系统和GNSS系统。但它也有明显的不足之处:基于DOS界面,对它的操作是建立在命令的基础上,因此要想用好它必须熟悉许多繁杂的命令;能很好的反映观测数据的质量,但在对观测数据的修复改正功能还不是很完善。

2. TEQC命令介绍

下面简单介绍TEQC软件的操作格式。TEQC软件的命令格式非常有规律,其基本格式为:teqc {options} [File1 File2] > File,其中teqc是可执行程序的名字(如teqc.exe),options控制参数,teqc软件包含了三百种左右的参数,可以控制完成各种功能,如格式转换、数据编辑、质量检查、点位坐标计算和帮助等。在参数前总会包含有“+”或“-”符号,“+”表示打开某一参数功能,也可以表示输出数据到屏幕(或文件)。“-”表示关闭某一参数功能或输入数据到文件。File1、Fiel2为待处理的数据文件。>File表示把处理结果保存到File中,若File所在目录已有名为File的文件,则覆盖之,否则自动创建名为File的文件。

2.1 RINEX格式转换(Translate)

不同的GPS接收机采用不同的数据格式,这给GPS数据处理软件造成了一定的困难,为了解决后处理软件数据的交换和输入格式问题,伯尔尼大学天文研究所提出了独立于接收机类型的数据交换格式RINEX,这一数据格式在科学研究领域得到了广泛的应用。大部分GPS接收机生产厂家都提供了相应的转换软件,但并非完全标准,在实际使用中,经常遇到格式不兼容的问题。TEQC软件的格式转换具有很好的通用性和较强的功能,适用于目前较常用的多数GPS接收机,而且还在不断的扩展。它主要是通过读入数据文件的开头部分来自动识别接收机的类型

目前,TEQC可以转换的接收机数据文件大多是国外比较有名的GPS接收机,比如:美国的AOA、ASHTECH        、MOTOROLA、TRIMBLE、TECOM INDUSRTIES、ROGUE,瑞士的LEICA,加拿大的CMC,瑞士的WILD等,但是却不能识别中国的HD系列接收机和南方的北极星系列接收机。

以TRIMBLE 4700为例,介绍把TRIMBLE 4700接收机所接收到的数据文件转换成RINEX观测数据文件、导航数据文件和气象文件,其他类型的接收机转换与之类似。命令格式如下:(注意TEQC区分大小写,所以我们在写命令时一定要注意。)

         teqc -tr do -week 1323 +nav trimbel.05ntrimble.dat > trimble. 05o

式中, -tr 指明接收机的类型为trimble;do 指明输入文件为Dat 文件、输出为RINEX 观测数据文件(o文件) ; -week 1323 (可选) 指明观测日期对应的GPS 周数,或以年/ 月/ 日方式表示(即上述命令也可以表示成teqc  -tr do -week 2005/05/18 +nav trimbel.05ntrimbel.dat > trimbel. 05o); +nav 指明同时输出RINEX 导航数据文件;转换结果文件为观测数据文件trimbel.05o和导航文件trimbel.05n。

其中,上述命令的控制参数设置项根据GPS种类的不同可自行设置,常用的GPS类型对应的控制参数如下:

表3-1 常用GPS对应的设置项

控制参数

对应的GPS类型

控制参数

对应的GPS类型

-aoa

AOA(JPL)

-rock

Rockwell

-ash

Ashtech

-tr

Trimble

-cmc

Canadian Marconi

-ti

Tecom Indusrties

-lei

Leica

-rogue

Rogue

-mot

Motorola

-wild

Wild

2.2 数据编辑

TEQC具有强大的数据编辑功能。下面将把其主要的编辑功能命令逐一介绍:

2.2.1       头文件的编辑

RINEX的观测数据文件(*.??o)、导航数据文件(*.??n)和气象数据文件(*.??m)的文件头部分均可利用TEQC 软件进行设置和更改,还可添加新的注释行且原有的注释行保持不变。利用TEQC 软件对RINEX观测数据文件(*.??o)的字头块部分进行设置和更改的格式为:

teqc -O.* “ ” input file > output file

teqc -O.mo good trimble.05o > temptrimble.05o

式中,-O.mo good 指明将文件的“测站名”记录更改为“good”,temptrimble.05o 为更改后输出的RINEX 观测数据文件。在这里必须重新设置输出文件名,即不能与被处理文件trimble.05o 同名,否则输出文件为空文件。

除了可更改测站名外,还可以修改其他信息。其他常用的设置项如表3-2所示。

表3-2 o5文件常用设置项

指令

含义

指令

含义

-O.mn

设置测站点编号

-O.at

设置天线类型

-O.rn

设置接收机编号

-O.pe

设置天线高偏心改正

-O.rt

设置接收机类型

-O.int

设置采样间隔(s)

-O.an

设置天线编号

-O.c

追加注释

RINEX导航数据文件和气象数据文件的编辑工作与观测数据文件类似,只不过导航数据文件的设置项以-N. 开头,气象数据文件以-M. 开头,而观测文件是以-O. 开头。

2.2.2       RINEX文件的切割

在我们进行GPS数据观测时,一般情况下刚开始一段时间的观测数据精度较差,所以对观测数据文件中时间的选取就势在必行。在TEQC中,利用时间窗可对RINEX文件进行任意的切割,使得对RINEX文件的提取相当容易。时间窗的设置常采用一下几种格式:

1.[start] +d[ Y,M ,d ,h ,m ,s ]  指定以RINEX文件开始观测时间为上限的时间间隔+d[ Y,M ,d ,h ,m ,s ]。若提取的时间段以年(月/日/小时/分钟/秒)为单位则控制参数应为dY(dM/dd/dh/dm/ds),例如提取trimble中前10个小时的数据命令格式如下:

    teqc +dh 10 timble.05o>trimble10.05o

2.-d[ Y,M ,d ,h ,m ,s ] [ end ] 指定以RINEX 文件结束观测时间为下限的时间间隔-d[Y,M ,d ,h ,m ,s ]的数据。

3.-st [YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ] [end] 指定时间窗上限-st [ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ] ,默认以RINEX文件结束观测时间为下限。

4.[start]-e[YYMMddhhmmss[. sss ⋯] ] 指定时间窗的下限- e[] ,默认以RINEX文件开始观测时间为上限。

5.[ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ] - e [ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ],提取时间段st [ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ]到e[ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ]的观测数据。如:要想提取trimble中10~13点的数据,命令如下:

    teqc -st 20040420100000 -e 20040420120000trimble.05o>trimble1012.05o

6.-st[ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ] + d[ Y,M ,d ,h ,m ,s ],提取从st[ YYMMddhhmmss[ . sss ⋯] ]开始顺延d[Y,M ,d ,h ,m ,s ]时间的数据信息。

2.2.3       RINEX文件的合并

TEQC既然可以对RINEX进行切割,就可以对其进行合并。但要注意的是要合并的文件除了要求是RINEX格式外,还必须实在时间上连续的文件。合并的命令格式如下:

teqc > file1 file2… > myfile

表示把file1,file2…合并为myfile并输出。

2.2.4       卫星系统的选择和特定卫星的禁用

对于GPS/GLONASS双星接收机,可以使用TEQC 进行卫星的选用,如去掉GLONASS 卫星数据的指令是: teqc -R 输入文件 > 输出文件 ;禁用prn # 的GPS 卫星的观测数据指令是: teqc -G# 输入文件> 输出文件。其中prn #为卫星的编号。

2.2.5       设置卫星高度角

电离层延迟、多路径效应、接收机噪声是影响GPS数据质量的主要因素,在进行对流层和电离层延迟分析时,需要考虑低高度角卫星,用如下指令可以设置卫星高度角限值。命令格式为:teqc -set_maskx 输入文件> 输出文件。

如要把trimble.05o中卫星的高度角限值设为15度,命令为:teqc –set_mask 15 trimble.05o>trimble15.05o。

2.2.6       设置观测值类型

GPS/ GLONASS 的观测值类型一般用L 1 ( L 1载波相位) 、L 2 ( L 2载波相位) 、C1 ( L 1的C/ A 码伪距) 、P1 ( L 1的P 码伪距) 、P2 ( L 2的P 码伪距) 、D1 ( L 1的多普勒观测值) 、D2 ( L 2的多普勒观测值) 表示, 选取并按指定顺序形成RINEX文件的指令是: teqc -O. obs“观测值类型”输入文件> 输出文件,应用格式如下:

 teqc -O.obs“L1L2P1P2”trimble.05o > trimble. new

2.2.7       卫星范围的设定

在用GPS接收机的采集数据的时候,用户可以自行设定接收卫星的最大编号。命令格式为:teqc –n_GPS # file1>file2。若接收数据中有大于设定的卫星编号,则此组数据将被删除。#的范围是0<#<256,默认的卫星编号为32。

teqc –n_GLONASS # file1>file2  设定期望的GLONASS卫星的最大编号。若接收数据中有大于设定的卫星编号,则此组数据将被删除。其中:#的范围是0<#<256,默认的编号为24。

teqc –n_gssp # file1>file2  设定期望的gssp卫星的最大编号,若接收数据中有大于设定的卫星的编号,此组数据同样也会被删除。#的范围是0<#<256,默认的期望卫星最大编号为51。

2.2.8       接收机通道的设定

命令解析:teqc +ch file1>file2  用GPS接收机的所有的通道(默认)

               teqc -ch# file1>file2  禁用gps接收机的#频道

2.2.9       多路径误差的有关设置

在TEQC中,可以对多路径效应进行相应的设置。主要有:

1.多路径效应的开启和关闭      

开启多路径效应的命令格式为:teqc +ma file1>file2

关闭多路径效应的命令格式为: teqc -mafile1>file2

2.多路径误差的均值设定

L1的期望的多路径误差均值设定命令:teqc –mp1_rms# file1>file2

L2的期望的多路径误差均值设定命令:teqc –mp2_rms# file1>file2

其中,#是以厘米为单位的,L1的默认值为50cm,L2的默认值为65cm

3.平均移动点数

命令:teqc –mp_win #file1>file2.其中0<#<65536,默认为50

2.2.10  信噪比的设定

载波L1上允许的最小信噪比设定: teqc –min_L1 # FILE1 >FILE2

载波L2上允许的最小信噪比设定: teqc –min_L2 # FILE1 >FILE2

其中:0<#<9,默认为0

2.2.11  电离层的有关设定

电离层设定有电离层延迟变化率和电离层延迟误差两个方面。命令分别如下:

1.电离层延迟。命令:teqc –ion_jump # file1>file2 设置电离层延迟的最大值为#cm,默认为1.00e+035。

2.电离层变化率。命令:teqc –iod_jump# file1>file2 设置电离层延迟变化率为#cm,默认为400cm/m。

2.2.12  GPS采样间隔的设定

在GPS测量中,一般观测间隔设定为5s或30s,设定格式如下:

teqc –O.int # file1>file2  其中#>0

 

teqc –O.dec 30A.15O > B.15O  将采样间隔设置为30s,如果原始的采样间隔小于1s,比如0.5s,则需加上 –O.int 0.5,teqc –O.int 0.5 –O.dec30 A.15O > B.15O。如果文件头中已经写明internal,则不需加上 –O.int ** 选项

2.2.13  观测文件的信息查询

1.teqc +config file   通过此命令可以看到观测文件file 的各项设置。包括:GPS的频道设置,GPS、GLONASS、GLNASS卫星的编号设定,卫星周等信息。

2.teqc +meta file 通过此命令可显示观测文件的名称,大小,始末历元,采样率,测站名,站点编号,天线编号,天线类型,天线在大地坐标系中的坐标,天线高,接收机编号,接收机类型,坐标系等信息。

2.2.14  各种GPS接收机、天线类型的查询

我们可以通过命令 teqc +igs得到目前全世界范围内最流行的GPS接收机类型及天线类型。

2.2.15  TEQC 软件输出中的符号说明

在teqc程序中,我们常可以看到各种各样的符号。而通过命令teqc ++sym 可以查看各种符号代表的意义。

2.2.16  帮助信息

我们要想熟练使用任何软件,帮助信息必不可少,它可以帮助我们快速掌握我们所需的知识。在TEQC中弹出帮助信息的命令如下:

 teqc +help

通过此命令,我们不但可以看到teqc软件中的全部命令,而且他有英文注释,可以知道各具体命令的功能。

2.3 质量检核(Quality Check)

TEQC应用软件的数据质量检查功能可以处理静态或动态双频GPS和GLONASS导航定位系统的接收数据。只有单点数据并且包含广播星历信息才能进行数据质量检查,主要利用了伪距和载波相位观测值的线性组合方法。

根据是否利用导航文件信息,TEQC分为qc2lite和qc2full两种检核方式。

2.3.1       qc2lite 方式

如果输入文件只有RINEX 观测数据文件而没有导航数据文件,那么TEQC 将会在qc2lite 方式下运行。如运行teqc +qctrimble. 05o , TEQC 则对文件trimble. 05o 在qc2lite 方式下进行质量检核。通常在缺省状态下,质量检核的结果会生成报告文件trimble.05s 和数据文件trimble.ion(电离层延迟误差) 、trimble. iod(电离层延迟变化率) 、trimble.mp1 ( L1载波C/ A 码或P 码伪距的多路径影响) 、trimble.mp2 ( L2载波P 码伪距的多路径影响) 、trimble.sn1 ( L1载波的信噪比) 、trimble.sn2( L2载波的信噪比)。

2.3.2       qc2full 方式

如果输入文件为RINEX观测数据文件和导航数据文件,运行teqc +qc -nav trimble.05n  trimble.05o ;或者导航数据文件和观测数据文件在同一目录下,则TEQC 会自动搜索导航数据文件,而无需用-nav 指定,即运行teqc +qc trimble.05o,此时TEQC 则对文件trimble.05o 在qc2full 方式下进行质量检核。检核的结果除qc2lite方式下的报告文件和数据文件外,还增添了卫星和接收机天线的位置信息以及两个数据文件trimble. azi (方位角)和 trimble. ele(高度角)。

报告文件trimle.05s称之为质量汇总文件,包括有各个接受卫星的数据质量状态。其中的参数信息有:

一、信息总结。有各颗卫星的接收数据情况,观测时间,文件名,首历元、末历元,GPS天线在WGS-84中的坐标,在大地坐标系中的坐标,采样率,没捕捉到的卫星数目及编号,在RINEX中的期望观测值数,采集百分比,多路径平均误差,平均移动点数,始终漂移,探测到的周跳数,卫星两个高度角之间的观测值数目信息。

二、观测统计量。如平均多路径误差,总平均高度角,周跳数目等。

三、QC设置参数。如接收机的通道最大值,电离层延迟变化率的最大允许值,期望的平均多路径误差等。

数据文件又成为视图文件,在GPS数据质量检核中,除汇总文件外的所有文件,通称为视图文件。生成的视图文件如下表所示:

表3-3 GPS质量检查中生成的视图文件后缀及其含义

文件类型

含义

文件类型

含义

.mp1

1载波C/ A 码或P 码伪距的多路径影响

.iod

电离层延迟变化率

.mp2

L 2载波P 码伪距的多路径影响

.ion

电离层延迟误差

.sn1

L 1 载波的信噪比

.azi

卫星方位角

.sn2

L 2 载波的信噪比

.ele

卫星高度角

我们可以利用软件QCVIEW对数据质量检查结果进行分析,使得观测数据的质量在图像上得到直观的反映。

2.3.3       各历元伪距单点定位计算(coordinate)

虽然TEQC是一专业的GPS数据预处理软件,但是也可进行各历元伪距的单点定位。计算单点在空间坐标系中的坐标命令格式如下:

    teqc +qc +eepx trimble.05o>trimblexyz.xyz

计算单点在大地坐标系中的坐标命令格式如下:

teqc +qc +eepgtrimble.05o>trimblebl.xyz

注意:虽然在上述命令中没有用到导航文件(.N),但是在所进行操作的目录下必须有导航文件,否则会显示: The instruction at 0x0043fe01 referenced memory at 0x0000000c. The memory could not be read。错误信息,不能运行上述命令。

3. TEQC处理实例

在本例中,将对2004年4月14日使用TRIMBLE 4700类型的3台接收机观测1小时的数据cann105a.dat,irym105a.dat,melb105a.dat进行处理(在此我们仅对cann105a.dat的处理给出详细说明,其他两个观测文件的处理过程与此相同),过程如下:

3.1 格式转换

1.首先用命令:teqc –tr do –week1266 +nav cann105a.04ncann105a.dat >cann105a.04o 将cann105a.dat文件转换成标准文件RINEX的格式。通过本命令后,将会生成观测文件cann105a.04o和导航文件cann105a.04n。

3.2 质量检查

在转换生成RINEX文件的同时就可以编辑RINEX文件的数据,当然也可以在生成RINEX文件后在进行编辑。在此,由于TEQC的各个模块就独立的,我们就暂时跳过这一步,直接查看观测数据的质量,然后对数据进行适当的编辑。

使用命令teqc +qc cann105a.04o进行质量检核。运行此命令后,将会生成cann150a.mp1,cann150a.mp2,cann150a.sn1,cann150a.sn2,cann150a.ele,cann150a.azi,cann150a.iod,cann150a.ion,cann150a.04s等文件。

1.汇总文件cann150a.04s的有关信息。用word程序打开cann150a.04s,我们可以看到观测文件的名称为cann105a.04o,观测时间段为2004年4月14日00:00:00到00:59:55.001,接收机接收到的卫星编号及质量,天线在空间坐标系中的坐标x: -4346271.2673 y: 2595234.2754  z:3867368.9447 (m)以及在大地坐标系中的坐标-37.564855deg   149.157839 deg 158.5777 m,采样的时间间隔为5秒,接收到11颗卫星的信号,没有接收到的卫星编号分别为2   5  6   7   9 10  11  12 14  15  17 18  21  22 23  25  26 28  29  30  32 ,卫星高度角的限值为10o,观测值总数为7842个,其中高度角大于10o的有5338个,高度角大于10o但由于其他误差超限而被删除的观测值有194个,载波在L1上的多路径误差均值为0.071614 m,在L2上的均值为 0.113825 m,平均移动点数为50个,最大的电离层延迟率为400.00 cm/min,L1的期望多路径平均值为50.00cm,L2的期望多路径平均值为65.00cm,以5o为单位各个高度角范围内的观测值数目分别为:

85 - 90      0    0  0.000000 

 80 - 85     0    0   0.000000 

 75 - 80     0    0   0.000000 

 70 - 75   115    0   0.013890 

 65 - 70   396    0   0.025700 

 60 - 65   369    0   0.018057 

 55 - 60   336    0   0.030205 

 50 - 55   294    0   0.034133 

 45 - 50   219    0   0.046327 

 40 - 45   441    0   0.041733 

 35 - 40   482    0   0.044777 

 30 - 35   387    0  0.064248 

 25 - 30   289    0   0.071027 

 20 - 25   617    0   0.085342 

 15 - 20   643    0   0.124734 

 10 - 15   742    1   0.144828 

  5 - 10   281    0   0.114023 

  0 - 5      0    0  0.000000 

3.3 视图文件查看

1.查看卫星高度角  命令:qcview cann105a.ele。图4-1是第19颗卫星的高度角曲线图,从图中我们可以看出它的高度角变化范围为0~19o之间,图4-2是第13颗卫星的高度角曲线图,从图中得知它的变化范围为50~74o之间。

2.查看卫星方位角  命令:qcview cann105a.azi。 从图4-3中我们可以看出第13颗卫星的方位角变化范围为-140~170o之间,而从图4-4中看出第19颗卫星的方位角变化范围为40~60o之间。

3.查看卫星的多路径误差  命令:qcview cann105a.mp1(查看载波L1上的多路径误差) 命令:qcview cann105a.mp2(查看载波L2上的多路径误差)。从图4-5我们可以看出第19颗卫星在L1上的多路径误差MP1的变化范围为-30~50cm,从图4-7可以看出第19颗卫星在L2 上的多路径误差变化范围为-2.5~1.0m,说明此颗卫星多路径误差影响较大。从图4-6可以得知第13颗卫星在L1上的多路径误差范围为-10~10cm。,而从图4-8中可得知第13颗卫星在L2上的多路径误差变化范围为-0.1~0.1m,说明此颗卫星的多路径误差比较小。

4.查看电离层延迟误差 命令:qcview cann105a.ion。从图4-9可以看出第19颗卫星的电离层延迟误差,其值在-0.3~3m之间,并且在第560历元处探测到一个“I”周跳。从图4-10中可以看到第13颗卫星的电离层延迟误差为-00.1~0.3。从中我们不难看到卫星19的电离层延迟误差大于卫星13的电离层误差。

5.查看电离层延迟变化率 命令:qcview cann105a.iod。从图4-11我们很容易看出第19颗卫星的电离层延迟变化率为-0.9~1.0之间,在第560个历元处同样也有一个“I”标记。从图14可以看出第13颗卫星的电离层延迟变化率为-0.1~0.1之间,变化幅度相当小。

6.查看信噪比  命令:qcview cann105a.sn1(sn2)。第19颗卫星的信噪比在1-6之间,第13颗卫星的信噪比在8-9之间。


4. TEQC结果可视化

1. 首先下载QCVIEW32.EXE以及QCVIEW.EXE,下载网址http://www.unavco.org/software/data-processing/preprocessing/qcview/qcview.html

2. 如果你是在windows下,可能没法正常显示画出来的图形,原因是QCVIEW是在DOS环境下运行的,现在普遍使用的Windows 7/8不支持DOS下的图形显示,所以可以在网上下载一个工具DosBox,在windows下模拟DOS窗口,直接在官网上下载
3.  在dosbox环境下使用qcview
(1). 双击进入dosbox
(2). 敲入mount C E:\   (E为你的qcview.exe所在的盘)
(3). 敲入C:   
(4). 跟在DOS中一样:进入你的qcview所在的目录,然后运行命令,如 qcview32 test.ion -mono,将之前teqc生成的质量文件用图形的形式显示出来





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