gps原理及其应用ppt电子课件教案-第4章_gps定位中的误差源

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1、GPS原理及其应用主讲：李征航12第4章GPS定位中的误差源§4.1概述3GPS测量的环节及影响因素4GPS测量的环节单点定位信号发射及测量的环节5影响GPS测量的因素与卫星有关的因素卫星星历误差，卫星钟差，相对论效应与传播途径有关的因素电离层（折射）延迟，对流层（折射）延迟，多路径效应与接收设备有关的因素接收机位置误差，接收机钟差，接收机内部噪声6各因素影响GPS测量的方式使观测值产生偏差的因素卫星钟差，相对论效应，电离层（折射）延迟，对流层（折射）延迟，多路径效应，接收机钟差，接收机内部噪声使参考点产生偏差的因素卫星轨道误差接收机天线相位中心的偏移和变化7

2、GPS测量误差的性质①偶然误差内容卫星信号发生部分的随机噪声接收机信号接收处理部分的随机噪声其它外部某些具有随机特征的影响特点随机量级小–毫米级8GPS测量误差的性质②系统误差（偏差）内容具有某种系统性特征的误差特点具有某种系统性特征量级大–最大可达数百米9GPS测量误差的大小①SPS（无SA）10GPS测量误差的大小②SPS（有SA）11GPS测量误差的大小③PPS，双频，P/Y-码12消除或削弱各种因素影响的方法13模型改正法原理利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正适用情况对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式所针对的

3、误差源相对论效应电离层延迟对流层延迟卫星钟差限制某些因素难以模型化改正后的观测值＝原始观测值+模型改正14求差法原理通过观测值间一定方式的相互求差，消去或削弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响适用情况误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。所针对的误差源电离层延迟对流层延迟卫星轨道误差…限制空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱站间差分15参数法原理采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来适用情况几乎适用于任何的情况限制不能同时将所有影响均作为参数来估计16回避法原理选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消

4、除或减弱误差的影响适用情况对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。所针对的误差源电磁波干扰多路径效应限制无法完全避免误差的影响，具有一定盲目性17§4.2相对论效应18狭义相对论和广义相对论狭义相对论1905运动将使时间、空间和物质的质量发生变化广义相对论1915将相对论与引力论进行了统一19相对论效应相对论效应由①卫星钟和接收机钟在惯性空间中的运动速度不同以及②这两台钟所处位置的地球引力位不同而引起的时钟频率的差异。前者①称为狭义相对论效应后者②称为广义相对论效应20狭义相对论效应原理：时间膨胀，钟的频率与其运动速度有关。对GPS卫星钟的影响：结论在

5、狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢21广义相对论效应原理钟的频率与其所处的重力位有关对GPS卫星钟的影响：结论在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快22相对论效应对卫星钟的综合影响狭义相对论＋广义相对论令：注意，上述相对论效应影响是将卫星轨道当作圆轨道时的结果。23应对相对论效应的方法方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况；然后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况。第一步：第二步：课本上为：因为：24相对论效应对接收机钟的影响对接收机钟的影响由于地面钟随地球自转而产生狭义相对论效应由于其影响较小，仅为卫星钟的1%，且随地域变化而变化，帮将其归

6、于接收机钟差。0°4640.01230°4020.00945°3280.00660°2320.00390°00不同纬度地面钟的狭义相对论效应25§4.3钟误差26时钟特性及其对卫星测距的影响钟差钟读数与真实系统时间之间的差异时钟的特性钟差对卫星测距的影响钟差钟偏钟速/钟漂/频偏钟的老化率/频漂随机项真实距离真实接收时间接收机钟差真实发射时间卫星钟差27接收机钟的误差及其处理方法定义接收机钟读数与真实的GPS时间之差处理方法作为参数进行估计通过观测值的星间差分加以消除ctRctR28卫星钟差及其处理方法定义卫星钟读数与真实的GPS时间之差钟差的分类物理同

7、步误差实际的钟差数学同步误差经过改正后残余的钟差应对方法采用广播星历中的钟差改正参数进行改正使用IGS提供的精密卫星钟差改正数采用相对定位或差分定位其中：a0为t时刻的时钟偏差，a1为钟的漂移，a2为老化率。钟差多项式ctSctS29CategorySatellite&StationClocksAccuracyLatencyUpdatesSampleIntervalBroadcastSat.~5ns  RMS~2.5nsSDevrealtime--dailyUltra-Rapid(predictedhalf)Sat.~3ns  RMS~1.5ns

8、SDevrealtimeat03,09