武大《GPS原理与应用》

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1、GPS原理及其应用(六)第三章GPS定位中的误差源§3.4卫星星历误差§3.5电离层延迟§3.4卫星星历误差3.4卫星星历（轨道）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测量定位的误差源>卫星星历（轨道）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

2、形星历误差对相对定位的影响GPS测量定位的误差源>卫星星历（轨道）误差§3.5电离层延迟3.5电离层延迟GPS测量定位的误差源>电离层延迟地球大气结构地球大气层的结构GPS测量定位的误差源>电离层延迟>地球大气结构大气折射效应大气折射信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。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G

3、PS测量定位的误差源>电离层延迟>大气折射效应相速与群速①相速群速相速与群速的关系相折射率与群折射率的关系GPS测量定位的误差源>电离层延迟>相速与群速相速与群速②GPS测量定位的误差源>电离层延迟>相速与群速电离层折射①GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电离层折射电离层折射②GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电离层折射电子密度与总电子含量电子密度与总电子含量电子密度：单位体积中所包含的电子数。总电子含量（TEC–TotalElectronContent）：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所

4、含的电子总数。GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电子密度与总电子含量电子密度与大气高度的关系GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电子密度与大气高度的关系电子含量与地方时的关系GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电子含量与地方时的关系电子含量与太阳活动情况的关系与太阳活动密切相关，太阳活动剧烈时，电子含量增加太阳活动周期约为11年1700年–1995年太阳黑子数GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电子含量与太阳活动情况的关系电子含量与地理位置的关系2002.5.151:00–23:002小时间隔全球TEC分布GPS测量定位的

5、误差源>电离层延迟>电子含量与地理位置的关系常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正方法：根据以往观测结果所建立的模型改正效果：差双频改正方法：利用双频观测值直接计算出延迟改正或组成无电离层延迟的组合观测量效果：改正效果最好实测模型改正方法：利用实际观测所得到的离散的电离层延迟（或电子含量），建立模型（如内插）效果：改正效果较好GPS测量定位的误差源>电离层延迟>常用电离层延迟改正方法分类电离层改正的经验模型简介①Bent模型由美国的R.B.Bent提出描述电子密度是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数国际参考电离层模型（I

6、RI–InternationalReferenceIonosphere）由国际无线电科学联盟（URSI–InternationalUnionofRadioScience）和空间研究委员会（COSPAR-CommitteeonSpaceResearch）提出描述高度为50km-2000km的区间内电子密度、电子温度、电离层温度、电离层的成分等以地点、时间、日期等为参数GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电离层改正的经验模型简介电离层改正的经验模型简介②Klobuchar模型由美国的J.A.Klobuchar提出描述电离层的时延

7、广泛地用于GPS导航定位中GPS卫星的导航电文中播发其模型参数供用户使用GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电离层改正的经验模型简介Klobuchar模型①中心电离层中心电离层电离层地球约350km中心电离层电离层穿刺点IP天顶方向ZGPS测量定位的误差源>电离层延迟>Klobuchar模型Klobuchar模型②模型算法电离层地球约350km中心电离层电离层穿刺点IP天顶方向ZGPS测量定位的误差源>电离层延迟>Klobuchar模型Klobuchar模型③模型算法（续）改正效果：可改正60％左右GPS测量定位的误差源>电

8、离层延迟>Klobuchar模型电离层延迟的双频改正GPS测量定位的误差源>电离层延迟>电离层延迟的双频改正电离层延迟的实测模型改正①基本思想利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的TEC实测模型类型局部模型适用于局部区域全球模型适用于全球区域GPS