GPS测量的误差来源

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1、第五章GPS测量的误差来源测量结果的误差主要来源于:GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在高精度的GPS测量中（如地球动力学研究），还应注意到与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论效应等影响。1第五章GPS测量的误差来源2第五章GPS测量的误差来源系统误差偶然误差5.1测量误差分类3第五章GPS测量的误差来源偶然误差:信号的多路径效应;系统误差:卫星的星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性都比偶然误差要大得多，它是GPS测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循，可采取一定的措施加以消除。为了便于理解,

2、通常将各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应距离误差来表示，称之为等效距离误差。4第五章GPS测量的误差来源5.2与GPS卫星有关的误差5.2.1卫星星历误差星历数据来源广播星历是卫星电文中携带的主要信息。实测星历它是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。5第五章GPS测量的误差来源星历误差对定位的影响对单点定位的影响广播星历误差对测站坐标的影响一般可达数米、数十米、甚至上百米。6第五章GPS测量的误差来源对相对定位的影响相对定位时，因星历误差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共同的影响可自行消去，从而获得精度很高的相对坐标。7第五章GPS测量的误差来源

3、解决星历误差的方法:1）建立自己的卫星跟踪网独立定轨    2）轨道松驰法    3）同步观测值法8第五章GPS测量的误差来源轨道松驰法:在平差模型中把卫星星历给出的卫星轨道视为初始值，将其改正数作为未知数，通过平差求得测站位置及轨道改正数。这种方法不适用于范围较小的测区，此外，数据处理相当复杂，工作量大为增加，不宜在作业单位普遍推广，只适用于无法获取精密星历而采取的补救措施.9第五章GPS测量的误差来源同步观测值求差利用在两个或多个观测站上，对同一卫星的同步观测值求差。因为星历误差对相距不太远的两个测站的影响基本相同，所以对于确定两个测站之间的相对位置，可以减弱卫星星历误差的

4、影响。10第五章GPS测量的误差来源5.2.2卫星钟的钟误差卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。在GPS测量中，无论是码相位观测或载波相位观测，均要求卫星钟和接收机保持严格同步。经改正后，各卫星钟之间的同步差可保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差不会超过6m，卫星钟差和经改正后的残余误差，则需采用在接收机间求一次差等方法来进一步消除它。11第五章GPS测量的误差来源5.2.3相对论效应相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的运动状态（运动速度和重力位）不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。12第五章GPS测量的误差来源13第五章GP

5、S测量的误差来源5.3与信号传播有关的误差电离层折射误差对流层折射误差多路径效应误差14第五章GPS测量的误差来源5.3.1电离层折射当GPS信号通过电离层时，如同其它电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。15第五章GPS测量的误差来源16第五章GPS测量的误差来源17第五章GPS测量的误差来源由于电离的原动力来自太阳，电离层的电子密度白天约为夜间的5倍；在一年中，冬季为夏季的4倍；太阳黑子活动最激烈时可为最小时的4倍。对于GPS信号来讲，这种距离差在天顶方

6、向最大可达50m，在接近地平方向时(高度角为20o)可达150m。18第五章GPS测量的误差来源求电离层折射改正数的关键在于求电子密度Ne。可是电子密度随着距离地面的高度、时间变化、太阳活动程度、季节不同、测站位置等多种因素而变化。目前，还无法用一个严格的数学模型来描述电子密度的大小和变化规律，所以，也不可能用式直接求出电离层折射改正数的确切数值。19第五章GPS测量的误差来源减弱电离层影响的措施1）利用双频观测    2）利用电离层改正模型加以改正    3）利用同步观测值求差20第五章GPS测量的误差来源利用双频观测21第五章GPS测量的误差来源(2)利用电离层改正模型加以

7、修正为进行高精度卫星导航和定位，普遍采用双频技术，可有效地减弱电离层折射的影响，但在电子含量很大，卫星的高度角又较小时求得的电离层延迟改正中的误差有可能达几厘米。为了满足更高精度GPS测量的需要，Fritzk、Brunner等人提出了电离层延迟改正模型。该模型考虑了折射率"中的高阶项影响以及地磁场的影响，并且是沿着信号传播路径来进行积分。计算结果表明，无论在何种情况下改进模型的精度均优于2mm。22第五章GPS测量的误差来源23第五章GPS测量的误差来源模型基本上是一