摘要：本論文以科學的方法對Trimble、Ashtech、南方測繪三個廠家GPS信號接收機和數據后處理軟件進行比較。首先從GPS的發展歷史和現狀及其存在的問題進行分析研究，結合GPS系統和信號接收機的原理，對GPS結構等不同的方面進行分析比較，然后比較分析了各型號GPS的物理指標、精度指標和性能，并對各型號GPS對應的數據后處理軟件進行了實驗分析。最后是通過比較得出結論和對測量工程選用GPS儀器提供一些建議。

引言

對測量型GPS儀器的比較的目的就是比較測量型GPS儀器的基本原理，大體結構，特點及各種GPS之間的優缺點，從而更好的利GPS為我國的測繪事業服務。

1 GPS系統簡介

全球定位系統（Global Positioning System - GPS）由空間星座部分、地面監控部分和用戶接收設備三大部分組成。GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

2 GPS接收機分類

GPS 分類：

1）按工作原理分為：碼接收機、無碼接收機、集成接收機。

2）按用途接收機可分為：測地型接收機、導航型接收機、定時型接收機。

3）按所用載波頻率多少分為：單頻接收機、雙頻接收機。

3 各廠家儀器技術指標及性能的比較

目前國外的GPS品牌主要有美國天寶、瑞士徠卡、日本拓普康、美國Ashtech；國內的GPS品牌主要有中海達、華測和南方測繪，下面對美國天寶、Ashtech、中國南方測繪幾家公司及產品作一個簡單的介紹和比較。

3.1各型號GPS精度比較

首先GPS的精度指標非常重要。現將幾種型號GPS的精度指標表整理如下：

RTK水平精度為：±1cm+1ppm的儀器型號為：南方S82、s86、Trimble5700、Trimble5800，Z-Xtreme 的RTK水平精度為±1cm+2ppm。

RTK高程精度為：±2cm+1ppm的儀器型號為：南方S82、s86、Trimble5700、Trimble5800，Z-Xtreme 的RTK高程精度為±2cm+2ppm。

靜態水平精度：南方S82、s86為±3mm+1ppm、Trimble5700、Trimble5800為 ±5mm+0.5ppm，Z-Xtreme為±5mm+1ppm。

靜態高程精度：南方S82、s86、Trimble5700、Trimble5800都為 ±5mm+1ppm，Z-Xtreme為±10mm+1ppm。

4 各種GPS數據后處理軟件介紹

實驗目的：用三種不同的數據后處理軟件處理同一臺GPS接收機采集的數據，進行比較。

測量設置：數據采樣間隔15s，高度角15°。天線高精確量取到天線相位中心。

實驗方法：首先，采用2臺美國Timble GPS 5700進行靜態測量，將采集的數據文件轉換成RENIX（Receiver Independent Exchang）格式文件，然后用3種廠家的數據處理軟件，分別是Trimble 的Trimble Geomatics Office、Ashtech 的solutions和國產南方測繪 GPS 4.402對采集的數據進行處理。

數據采集：將2臺Trimble GPS 5700 安置在標準基線兩端，同時開機進行靜態同步觀測60min。（本實驗數據是作者參與某一礦區GPS三等測量采集的數據）

數據處理：首先，將*.dat文件轉換為REINX文件，然后用3種GPS后處理軟件分別進行基線處理。數據處理時三種軟件均采用相同的參數設置，數據處理過程中，不對數據進行干預處理。數據處理結果見表4-1：

從表4-1可以看出，3種GPS軟件處理相同數據時基線解算值之間有一定差別，但基線的差值都在允許誤差之內，靜態測量精度基本滿足Trimble 5700 靜態測量的的標稱精度±（5+0.5×10-6D）mm。由數據比較可以看出GPS后處理軟件也是引入不確定度的來源之一，這通常是由GPS軟件數學模型和算法不完全相同、不完善所致。

采用同樣的方法，用Ashtech GPS 和南方測繪靈瑞S86采集靜態數據，轉換成REINX格式數據后用三種軟件解算。

從組實驗可以看出，不同GPS數據后處理軟件性能和精度有一定差別，而且GPS軟件能給測量結果帶來一定的誤差，是引入誤差不確定度的來源之一。從實驗的結果還能發現，進口GPS接收機采集的數據質量較好，軟件精度高，國產GPS產業還要努力提高產品硬件性能，并完善數據后處理軟件的功能，提高其精度水平。

表4-1 不同GPS軟件處理Trimble 5700靜態數據結果

5 結論

通過對上述各種儀器的比較，我們可以得以下結論：

1）從功能上來看，近幾年各廠家所生產的GPS接收機功能逐漸強大，由原來的只能做靜態測量到現在的實時動態差分測量（RTK）以及網絡CORS測量系統，GPS的功能正逐步完善。

2）從設計角度來看，無論是外型設計還是軟件設計，國外GPS廠家所生產的儀器，與國內公司所生產的儀器相比顯得靈活，國產GPS還需進一步提高。

3）從系統軟件上看，國外的數據后處理軟件更加成熟，功能更加強大，解算精度更高，國產軟件在這方面還有待改進。

4）在選用GPS儀器時：對于高精度的測量項目，需要選用精度高的測量儀器，如果經費充足，建議選購進口儀器，因為進口儀器精度高，穩定性好；對于一般的測量項目，可以選用國產的儀器，國產儀器精度能夠滿足大多數的測量任務，而且價格比較低，是一般測量單位首選儀器；在特殊的環境下，如在潮濕、風比較大的環境下測量，則需要選用防水和抗摔的儀器。總之，各種儀器有各自的優勢，應結合實際情況選用儀器。