GPS技术与应用6GPS定位误差

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1、GPS定位误差第六章GPS定位误差GPS定位误差第六章GPS定位误差主要内容:◇定位误差概述◇与卫星有关的误差◇与信号传播有关的误差◇与接收设备有关的误差◇其它误差来源GPS定位误差>定位误差概述§6.1定位误差概述与卫星有关的误差卫星星历（轨道）误差卫星钟差相对论效应与信号传播有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收设备有关的误差接收机钟差接收机位置误差天线相位中心偏差◇GPS测量误差的性质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§6.1定位误差概述GPS定位误差

2、>定位误差概述◇GPS测量误差的性质系统误差（偏差-Bias）内容其它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§6.1定位误差概述GPS定位误差>定位误差概述◇消除或消弱各种误差影响的方法§6.1定位误差概述GPS定位误差>定位误差概述模型改正法原理：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误差源相对论效应；电离层延迟；对流层延迟；卫星钟差限制：有些误差难以模型化◇消除或消弱各种误差影响的方法§6.1定位误差概述GPS定位误差>定位误差

3、概述求差法原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消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；卫星星历误差；…限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱◇消除或消弱各种误差影响的方法§6.1定位误差概述GPS定位误差>定位误差概述参数法原理：采用参数估计的方法，求出系统性偏差适用情况：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◇消除或消弱各种误差影响的方法§6.1定位误差概述GPS定位误差>定位误差概述回避法原理：选择合适的观测地点，避开

4、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：无法完全避免误差影响，具有一定的盲目性◇卫星星历（轨道）误差§6.2与卫星有关的误差GPS定位误差>与卫星有关的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应对方法建立自己的卫星跟踪网独立定轨模型改正精密定轨(后处理)相对定位或差分定位◇卫星钟差§6.2与卫星有关的误差GPS定位误差>与卫星有关的误差定义卫星原子钟时与理想的GPS时的差值1ms（300km）20ns(6m)改正数∆t

5、差分应对方法模型改正钟差改正多项式相对定位或差分定位◇相对论效应§6.2与卫星有关的误差GPS定位误差>与卫星有关的误差狭义相对论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◇相对论效应§6.2与卫星有关的误差GPS定位误差>与卫星有关的误差定义由于卫星钟和接收机钟所处的状态（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。总的相对论效应影响：卫星上钟的频率将变快应对方法厂家生产时，将卫星钟的标准频率（10.23MHZ）减小约4.449e-10MHZ。◇地球大气层的结构§6.3与信号传

6、播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差◇电离层折射§6.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差定义当GPS信号穿过电离层时，其速度发生变化，路径发生弯曲，这种偏差称为电离层折射。应对方法利用双频观测利用电离层模型进行改正利用同步观测值求差◇对流层折射§6.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差定义当GPS信号穿过对流层时产生折射，其速度发生变化，这种变化称为对流层折射。从而使测得的距离产生系统性偏差。应对方法模型改正定位精度要求不高时，可以简单忽略利用对流层模型加以改正引入描述对流层影响的附加待估参数并

7、求解利用同步观测值求差◇多路径误差§6.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差◇多路径误差§6.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差定义：卫星在GPS测量中，测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。多路径效应由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。◇多路径误差§6.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差应对方法观测上：选择合适的测站，避开易产生多路径的环境◇多路径误差§6

8、.3与信号传播有关的误差GPS定位误差>与信号传播有关的误差应对方法观测上：选择合适的测站，避