GPS测量的误差来源及其影响

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1、第七章GPS测量的误差来源及其影响GPS测量原理及应用7.1GPS测量主要误差分类一、与卫星有关误差卫星星历误差：轨道偏差卫星钟差相对论效应三、观测及接收设备误差接收机钟差接收机噪声天线相位中心误差天线安置误差二、信号传送误差电离层延时对流层延时多路径效应四、其它误差地球自转的影响地球固体潮地球海潮GPS测量原理及应用地球表面被一层很厚的大气所包围，大气的总质量约是地球质量的百万分之一，大气质量在垂直方向上分布不均匀，主要集中在大气层底部，地球大气按其基本特性可分为若干层，但地球大气本身是一个整体，各层是密切相关的，不存在绝对的界限。而且按照不同的特性，可以有不同的分层方法。G

2、PS信号传播的影响分为对流层和电离层。7.2与信号传播有关误差由地面50-1000km高空中由太阳幅射造成气体电离形成电离层。电磁波信号经过电离层速度发生变化。7.2.1电离层折射GPS测量原理及应用GPS测量原理及应用GPS卫星信号的其它电磁波信号一样，当其通过电离层时，将受到这一介质弥散特性的影响，便其信号的传播路径发生变化。当GPS卫星处于天顶方向时，电离层折射对信号传播路径的影响最小，而当卫星接近地平线时，则影响最大。电离层对C/A码影响C/A码是方波在电离层中以群速Vg传播其速度与频率有关电离层改正的大小主要取决于电子总量和信号频率GPS测量原理及应用电离层对载波影响

3、载波是正弦波在电离层中以相速度传播电离层影响与太阳黑子活动有关与卫星到接收机方向有关，天顶方向最大50m延迟高度角20°时150m延迟GPS测量原理及应用减弱电离层影响方法利用双频观测GPS测量原理及应用利用电离层模型加以修正（Klobachar）Klobachar电离层模型:模型改正的有效率约为75％GPS测量原理及应用GPS测量原理及应用GPS测量原理及应用利用同步观测值求差⑴二站同步观测求差⑵电离层折射影响显著减弱相距≦20km⑶单频机常采用的方法GPS测量原理及应用7.2.2对流层影响⑴从地面到高空40KM大气层为对流层；⑵电磁波经过对流层会产生延迟，和温度、湿度、气压

4、有关；⑶天顶方向可达2.3m，高度角10o，可达13m。GPS测量原理及应用对流层改正模型如Hopfield模型：（注意各参数的单位）差分方法也可以消除GPS测量原理及应用关于对流层折射的影响，一般有以下几种处理方法：（1）定位精度要求不高时，可不考虑其影响。（2）采用对流层模型进行改正，尽可能掌握观测站周围地区的气象资料（使用水汽辐射计测定路径上水汽积累量）；（3）采用观测量求差的方法。与电离层的影响相类似，当观测站间相距不远（＜20km）时，由于信号通过对流层的路径相近，对流层的物理特性相近，所以对同一卫星的同步观测值求差，可以明显的减弱对流层折射的影响。（4）完善对流层大

5、气折射改正模型。目前采用的对流层改正模型，即使使用实时测量的气象资料，经过对流曾改正后的残差，仍保持在对流层影响的5%左右。GPS测量原理及应用7.2.3多路径效应影响多路径影响结果：L1载波最大可达4.8cmL2载波最大可达6.1cm码影响可达10mGPS测量原理及应用目前减弱多路径效应影响的措施安置接收机天线的环境，应避开较强的反射面选择造型适宜且屏蔽良好的天线等适当延长观测时间，削弱多路径效应的周期性影响改善GPS接收机的电路设计，为了减弱多路径效应的影响建立适当的改正模型。GPS测量原理及应用7.3与卫星有关的误差与卫星有关的误差：卫星轨道误差卫星钟差相对论效应GPS测

6、量原理及应用7.3与卫星有关的误差7.3.1卫星星历误差定义:由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。广播星历（预报星历）的精度(无SA)20～30米(有SA)100米精密星历（后处理星历）的精度可达1厘米应对方法精密定轨(后处理)相对定位或差分定位GPS测量原理及应用7.3与卫星有关的误差星历误差对单点定位的影响星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形星历误差对相对定位的影响GPS测量原理及应用7.3与卫星有关的误差解决星历误差的方法：建立自己的卫星跟踪网独立定轨；轨道松弛法（半

7、短弧法、短弧法）；同步观测值求差。GPS测量原理及应用7.3与卫星有关的误差定义：卫星钟差包括：钟差、频偏、频漂等产生的误差应对方法模型改正钟差改正多项式其中:t0为一参考历元，a0为t0时刻的时钟偏差，a1为钟的漂移（钟速），a2为钟速的变化率（老化率）。相对定位或差分定位GPS测量原理及应用卫星钟差：7.3.3相对论效应狭义相对论效应广义相对论效应GPS测量原理及应用7.3与卫星有关的误差相对论效应GPS测量原理及应用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