GPS测量的误差来源及其影响1

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1、第七章GPS测量的误差来源及其影响GPS测量主要误差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、其它误差地球固体潮地球海潮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7.2

2、与信号传播有关误差电离层折射对流层折射多路径效应大气折射效应色散介质与非色散介质色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质电离层对C/A码影响C/A码在电离层中以群速Vg传播（级数展开）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电离层对载波影响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延迟减弱电离层影响方法1、利用

3、双频观测2、线性组合法载波相位测量不受电离层影响的载波相位线性组合观测值宽巷组合相位观测值利于求解模糊度单频接收机如何减弱电离层影响？3、利用实测值建立电离层模型加以修正电离层模型:考虑了折射率中的高阶项影响及地磁场影响，沿着信号传播路径积分，精度优于2mm该模型大体上反映全球的平均状况，与各地的实际情况有一定差异，模型改正的有效率约为75％4、利用同步观测值求差二站同步观测求差，电离层折射影响显著减弱相距≦20km短基线效果明显随基线长度的增加精度降低二、对流层影响从地面到高空40KM大气层为对流层；对流层折射：电磁波经过对流

4、层使传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差；和温度、湿度、气压有关天顶方向可达2—3m，高度角10o，可达13m。减弱对流层影响的措施用对流层模型加以改正引入待估参数，在数据处理中求得同步观测量求差（有效性随距离延长而降低）利用水汽辐射计直接测定信号传播的误差三、多路径效应多路径误差：测站周围的反射物反射的卫星信号（反射波）进入接收机，和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值。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。反射波反射波的几何特性受多路径效应影响的情况下的接收信号多路径

5、效应误差多路径影响结果：L1载波最大可达4.8cmL2载波最大可达6.1cmP码影响可达10m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。7.3与卫星有关的误差卫星星历误差卫星钟差相对论效应一、卫星星历误差定义：由星历所给出的卫星空间位置与实际位置之差星历数据来源广播星历：由地面监测站测定卫星轨道数据外推轨道，精度(20~100m)。（无SA）20～30米（有

6、SA）100米精密星历：实测后处理提供星历，精度优于5cm（IGS站上可获取）。起算数据误差星历误差对定位的影响1、对单点定位的影响（实验方法）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2、对相对定位的影响求差法削弱星历误差影响DD卫星轨道误差处理方法建立自己的卫星跟踪网独立定轨采用轨道改进法（把卫星星历给出的卫星位置当作平差参数纳入平差模型，通过平差计算，求出轨道偏差改正数及测站位置）相对定位或差分定位二、卫星钟误差卫星钟差1ms，相当于300km；导航电

7、文中提供修正模型t0为参考历元，为卫星钟在时刻的钟差、钟速及钟速变化率改正后可达到20ns，约6m误差解决钟误差的方法1、忽略卫星钟的数学同步误差；2、利用测码伪距单点定位法确定接收机钟误差；3、通过各种渠道获取精确的卫星钟差值；IGS给出精度更好的卫星钟差和卫星星历的原因：IGS的定轨站数量多，地理分布更好；IGS定轨使用的载波相位观测值，而广播星历是根据测码伪距导得；IGS给出的最终星历和卫星钟差是实测结果，而导航电文中给出的都是预报值；IGS所采用的定轨模型及数学处理软件更为严密、完善。http://igsws.unavc

8、o.org/4、通过观测值相减消除公共的钟误差三、相对论效应广义相对论卫星所在处的重力位为WS，地面测站处的重力为WT，同一台钟放在卫星上与放在地面上的频率差为相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处运动状态和重力位不同引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。