《定位导航误差》PPT课件

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1、卫星定位导航原理与应用12第六章定位导航误差内容提要§6.1卫星导航定位的精度、误差与偏差§6.2卫星导航定位的误差§6.3GPS卫星几何布局和精度因子3内容提要§6.1卫星导航定位的精度、误差与偏差§6.2卫星导航定位的误差§6.3GPS卫星几何布局和精度因子42021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院56.1GPS卫星导航定位的误差简介GPS卫星导航定位误差：(1)卫星误差：信号自身误差及人为的SA误差；(2)传播误差：信号从卫星传播到用户接收天线的传播误差；(3)接收误差：信号接收机所产生的测量误差。被动式测距原理：测量来自GPS卫星的导航定位信号的传播时延，测

2、得接收天线相位中心和卫星发射天线相位中心间的距离（站星距离），将它和GPS卫星在轨位置联合解算出用户的三维坐标。精度(accuracy)表示一个量观测值与其真值接近或一致的程度，常以误差(error)予以表述。GNSS系统精度为用GNSS信号所测定的载体在航点位与载体实际点位之差。6.1.1均方根差（1/2）2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院6置信椭圆置信椭圆的长短半轴，分别表示二维位置坐标分量的标准差（如经度的σλ和纬度的σφ）。一倍标准差（lσ）的概率值：68.3%；二倍标准差（2σ）的概率值：95.5%；三倍标准差（3σ）的概率值：99.796。均方根差

3、的探测概率：置信椭圆(confidenceellipse，二维定位)；置信椭球(confidenceellipsoid，三维定位）；6.1.1均方根差（2/2）2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院7注意：许多中外文献所述“精度”多为一倍标准差(lσ)，且用“距离均方根差(DRMS)”表示二维定位精度，即距离均方根差(DRMS)，也称：圆径向误差(circularradialerror)或均方位置误差(MSPE，meansquaredpositionerror)注意：也可采用“双倍距离均方根差”(2DRMS，twicedistancerootmeansquaree

4、rror)，即6.1.2圆概率误差（1/2）2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院8在导航领域，圆概率误差(CEP，circularerrorprobable)被广泛应用。当概率为50%时，圆概率误差定义为：当概率为95%时，则有：(CEP)95，也记“R95"，表示概率为95%的二维点位精度。当概率为99%时，则有：6.1.2圆概率误差（2/2）2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院9小结：球概率误差(SEP)是在以天线真实位置为球心的球内，偏离球心概率为50%的三维点位精度分布度量。（1）圆概率误差(CEP)是在以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概

5、率为50%的二维点位离散分布度量。（2）95%概率的二维点位精度(R95)，是在以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为95%的二维点位精度分布度量。（3）三维位置，以球概率误差(SEP=sphericalerrorprobable)表示，且知6.1.3RMS与CEP关系(1/2)2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院106.1.3RMS与CEP关系(2/2)2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院11GPS卫星定位误差可互换计算。【例如】某DGPS设备够获得RMS(三维)=6m的定位精度，则其相应的圆概率误差(CEP)=RMS(三维)/2.5（从表查得

6、）=2.4m。6.1.4偏差(1/2)2021/8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院12在GPS卫星导航定位测量中，不仅存在测量误差（error），而且存在偏差（bias）。例如：GPS卫星时钟导致两个不同而相关的概念：卫星时钟偏差和卫星时钟误差。星钟偏差：每一颗GPS卫星时钟相对于GPS时间系统的差值，表示为a0---相对于GSP时系的时间偏差（钟差）；a1---相对于实际频率的偏差系数（钟速）；a2---卫星时钟的频率漂移系数（钟速变化率，即钟漂）；toc---GPS卫星导航电文第一数据块的参考时元；t---GPS导航定位的观测时元。6.1.4偏差(2/2)2021/

7、8/3哈尔滨工业大学电子与信息工程学院13GPS数据处理时，依据GPS卫星导航电文第一数据块提供的时钟多项式的A系数，按上列公式计算出时钟偏差(对于BlockII/IIA卫星为1ms左右，其相应距离为300km)，以此将每颗卫星的时间(ts)换算成统一的GPS时间。GPS卫星导航电文提供计算时钟偏差的A系数，不能真实地代表GPS导航定位测量时的时钟多项式系数（1ns时间误差相应于30cm距离误差）；星钟误差是A系数代表性误差的综合影响。注意：电离层／对流层效应对GPS卫星测量的影响，也存在着“偏差”和“误差”两个不