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1、GPS系统的误差来源分析论文摘要：GPS系统的定位误差直接影响着GPS定位精度，按其产生的来源、性质及对系统的影响等进行了介绍和初步分析,提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量结果的影响。关键词：GPS误差精度卫星星历电离层对流层一、GPS定位技术GPS全球卫星定位系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。它已成为美国导航技术现代化的最重要标志,并被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。在航空、航天
2、、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中,它都被作为一项非常重要的技术手段，用于导航、定时、定位和进行大气物理研究等。GPS的主要特点有：（1）全球覆盖连续导航定位:由于GPS有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。（2）高精度三维定位:GPS能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。GPS提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。（3）抗干扰性能好、保密性强;GPS采用数字通讯的特殊编码技术,
3、即伪噪声码技术,.freels～0.1ms以内，由此引起的等效误差将达到300km～30km。这是一个系统误差必须加于修正。（3）SA干扰误差SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策，简称SA政策，它包括降低广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。实施SA技术后，SA误差已经成为影响GPS定位误差的最主要因素。虽然美国在2000年5月1日取消了SA，但是战时或必要时，美国可能恢复或采用类似的干扰技术。（4）相对论效应的影响这是由于卫星钟和接收机所处的状态(运动速度和重力位)不同引起的卫星钟和
4、接收机钟之间的相对误差。2．与传播途径有关的误差（1）电离层折射在地球上空距地面50～100km之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离,形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时,与其他电磁波一样,信号的路径要发生弯曲,传播速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差,这种影响称为电离层折射。对于电离层折射可用3种方法来减弱它的影响:①利用双频观测值,利用不同频率的观测值组合来对电离层的延尺进行改正。②利用电离层模型加以改正。③利用同步观测值求差,这种方法对于短基线的效果尤为明显。（2）对流层折射对流层的高度为40km以下的大气
5、底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而降低。GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象称为对流层折射。减弱对流层折射的影响主要有3种措施:①采用对流层模型加以改正,其气象参数在测站直接测定。②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处理中一并求得。③利用同步观测量求差。（3）多路径效应测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观测值偏离,产生所谓的“多路径误差”。这种由于多路径的信号传播所引起
6、的干涉时延效应被称作多路径效应。减弱多路径误差的方法主要有:①选择合适的站址。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中,应离开高层建筑物。②选择较好的接收机天线,在天线中设置径板,抑制极化特性不同的反射信号。3．与GPS接收机有关的误差（1）接收机钟差GPS接收机一般采用高精度的石英钟,接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异称为接收机钟差。把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数,并认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的,在数据处理中与观测站的位置参数一并求解，可减弱接收机钟差的影响。（2）接收机的位置误差接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差,叫接收机位置
7、误差。其中包括天线置平和对中误差,量取天线高误差。在精密定位时,要仔细操作,来尽量减少这种误差影响。在变形监测中,应采用有强制对中装置的观测墩。相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。在实际工作中若使用同一类天线,在相距不远的两个或多个测站同步观测同一组卫星,可通过观测值求差来减弱相位偏移的影响。但这时各测站的天线均应按天线附有的方位标进行定向,使之根据罗盘指向磁北极。（3）接收机天线相位中心偏差在GPS测量时,观测值都是以接收机天线的
8、相位中心位置为准的,而天线的相位中心与
