影响GPS测量误差和基线解算优化处理法

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1、影响GPS测量误差和基线解算优化处理法［摘要］从世界范围的来看，科学技术正处于飞速发展的阶段，不论是发达国家还是发展中国家。在科学技术范畴中，GPS技术的应用越来越广泛。在生活生产中的影响也越来越重要。尤其是GPS测量技术。但是由于各种限制，GPS在测量方面还存在着很多不足。其中误差对于GPS测量的影响非常大。下面就对这些误差造成的影响进行一下浅要的分析，再以TGO软件作为分析例证，探究一下利用基线解算优化的方式来处理部分误差而使用的相对应的措施。［关键词］GPS测量质量优化［中图分类号］P2［文献码］B［文章编号］1000-405X(2013)-9-118-2GPS测量技术已经不断的发展成

2、为我国各行业中都离不开的应用技术。他的发展对于生产生活有很大的促进作用。但是在测量技术的应用过程中，由于测量是需要通过GPS接收卫星发回的信号，进而确定地面上的三维定点坐标，这个过程中会产生很多影响测量的误差，为后续的数据处理工作带来了严重的影响。尤其是GPS基线向量解算，占据了数据处理工作的大部分时间。因此，本文从影响测量精确度和质量的误差产生源头入手，对误差进行细致的分析，并以根据误差作为切入点提出了优化处理的相关措施。1对GPS产生影响的相关误差的分析在GPS的测量过程中，对其产生影响的误差源主要分为三大类：第一类是跟信号传播相关的误差，第二类是跟参考系与接收机相关的误差，第三类是与G

3、PS卫星相关的误差。其中根信号的传播相关误差分别包括相对论和多路径相应、电离层和对流层的折射；跟卫星相关的误差分别包括轨道误差与卫星钟差两种；跟参考系以及接收机相关的误差分别有：固体潮与地球旋转产生的影响、接收机的钟差与天线相位的中心偏差。接下来我们就对相关的误差源及误差产生进行一下细致的分析。1.1跟信号传播相关的误差①对流层的折射。对流层就是指距离地面大约40千米以上范围内的大气层，它的质量约占大气层总质量的百分之九十九。对流层具有非常强的对流作用，自然现象中的雾、雪、风、雨等现象都是在这里产生的。然而随着时间、季节、纬度等因素的改变，对流层中所含物质成分也在发生着改变。这种改变对信号的

4、接收造成了巨大地影响。在对流层中发生的电磁波的折射效应我们称之为对流层的延迟。②电离层的折射。从电磁波的传播角度来分析，距地面50千米以上的大气层我们称之为电离层。由于太阳的辐射，存在于电离层中的大气被电离，转变成自由电子与正离子的形式，广布在电离层中。形成弥散的介质。进入到电离层中的电磁波，会被带电粒子所影响，从而在传播速度上出现了改变。在中纬度区域当中，测站的天顶方向电离层的延迟在白天大概会达到10米左右，而到了晚上大概也会在1〜3米左右，当卫星本身高度角小于10度的时候，电离层延迟可能会达到10〜45米左右，对信号传播造成的影响非常大。①多路径效应。在理想状态中，接收机接收卫星信号的路

5、径应该是两点一线，从卫星直接到接收机天线。但是实际情况却不是这样的，实际上，天线的附近会存在一些反射物质，所以在接收信号的时候接收的是卫星发来的直射信号和物质反射产生的反射信号。两种信号同时接受造成了测量值出现附加时延量的现象。而我们将这种现象称作是多路径效应。这种效应造成的后果就是载波相位的观测量出现周跳的现象，更为严重的时候还会导致信号失锁的现象发生。②相对论效应。从相对论的角度出发，卫星时钟和接收机的时钟在相同的惯性体系中所具有的运动速度是不同的。相对与接收机的时钟来说，卫星时钟在频率上会产生偏移，导致卫星时钟变慢。再因地表引力位与卫星所在空间中的引力位不同，也会导致振荡器的频率产生相

6、对的变化，这种变化就是引力频移。引力频移所产生的影响就是导致卫星时钟变快。1.2跟参考系以及接收机相关的误差①接收机的钟差。接收机所使用的振荡器与卫星不同，卫星是以原子振荡器作为频标的，而接收机的频标则是石英晶体振荡器，其性能相较于原子振荡器相差很大，由此而引起的误差可能会达到300米左右。①在GPS测量过程中，观测值是以接收机的天线相位作为基准的，从理论上讲，天线的相位和天线的几何中心应该是一致的。然而事实上，天线具有的相位中心是不停发生变化的，它主要取决于所要接收信号的频率、高度角、强度以及方位角等，在观测时，天线的相位中心所具有的瞬间位置与他理论上位置会有所变化，这样的偏差被命名为天线

7、的相位偏差。1.3跟GPS相关的偏差①卫星钟差。GPS测量的精度很大程度上都要取决于测时精度，不管是GPS载波相位的测量，还是GPS伪距的定位,对于卫星钟和接收机的同步性要求非常高。虽然卫星本身具有的是精度较高的原子钟，但是相对于理想的GPS时间还是存在着不小的偏差，所以叫做卫星钟差。如果卫星钟差不经过任何的技术处理和改正，那么由它引起的等效距离上的偏差可以达到300米左右。②轨道误差。轨道误差是指真实轨道与