GPS测量的误差来源及其影响.ppt

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1、1GPS卫星定位系统误差来源及影响第五章了解卫星星历误差，卫星钟差及相对论效应。理解接收机钟误差，相位中心位置误差的产生与消减方法。掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。2第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响学习目标第一节GPS定位的误差概述第二节与卫星有关的误差第三节卫星信号传播误差第四节接收设备误差第五节卫星几何图形强度3第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响学习内容第一节GPS定位的误差概述误差来源误差分类对距离测量的影响/mGPS卫星①卫星星历误差；②卫星钟误差

2、；③相对论效应1.5～15信号传播①电离层折射误差；②对流层折射误差；③多路径效应1.5～15接收设备①接收机钟误差；②接收机位置误差；③天线相位中心变化1.5～15其他影响①地球潮汐;②负荷潮1.04一、卫星星历误差二、卫星钟差三、相对论效应GPS卫星的发射5第二节与卫星有关的误差1．星历来源2．星历误差对定位的影响3．减弱星历误差影响的途径GPS卫星工作星座6一、卫星星历误差第二节与卫星有关的误差1．星历来源卫星星历误差某一瞬间的卫星位置，是由卫星星历提供的，卫星星历误差就是卫星位置的确定误

3、差。星历误差来源其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。第二节与卫星有关的误差广播星历根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行　　　　外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历。实测星历根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。星历（1）广播星历（2）实测星历7第二节与卫星有关的误差1．星历来源单点定位星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机钟差改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。82．星

4、历误差对定位的影响第二节与卫星有关的误差相对定位利用两站的同步观测资料进行相对定位时，由于星历误差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共同的影响可自行消去，从而获得高精度的相对坐标。2．星历误差对定位的影响第二节与卫星有关的误差b——基线长；db——卫星星历误差所引起的基线误差；p——卫星至测站的距离；ds——星历误差；——卫星星历的相对误差。根据一次观测的结果，可以导出星历误差对定位影响的估算式为：第二节与卫星有关的误差2．星历误差对定位的影响（1）建立自己的GPS卫星跟踪网独立定轨

5、（2）相对定位（3）轨道松弛法93．减弱星历误差影响的途径第二节与卫星有关的误差卫星钟采用的是GPS时，但尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟）,它们与理想的GPS时之间仍存在着难以避免的频率偏差或频率漂移,也包含钟的随机误差。这些偏差总量在1ms以内，由此引起的等效距离可达300km。主要误差源11二、卫星钟的钟误差第二节与卫星有关的误差卫星钟差的改正卫星钟差可通过下式得到改正：11二、卫星钟的钟误差第二节与卫星有关的误差经上述钟差改正后，各卫星钟之间的同步差可保持在20ns以内，由此

6、引起的等效距离偏差不超过6m。卫星钟差或经改正后的残差，在相对定位中可通过差分法在一次求差中得到消除。第二节与卫星有关的误差相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟差的现象。狭义相对论观点——一个频率为f0的振荡器安装飞行速度为v的载体上，由于载体的运动，对地面观测者来说将产生频率变化。不可忽视12三、相对论效应第二节与卫星有关的误差广义相对论观点——处于不同等位面的振荡器，其频率将由于引力位不同而发生变化。相对论效应的影响并非常数，经改正后仍有残差，它

7、对GPS时的影响最大可达70ns，对精密定位仍不可忽略。三、相对论效应不可忽视第二节与卫星有关的误差一、电离层折射二、对流层折射三、多路径误差13第三节卫星信号传播误差电离层——地球上空大气圈的上层，距离地面高度在50~1000km之间的大气层。当GPS信号通过电离层时，信号的传播路径会发生弯曲，使其传播速度发生变化，由此产生的距离差对测量的精度影响较大，必须采取有效措施削弱其影响。15一、电离层折射1．电离层及其影响第三节卫星信号传播误差应该明确，电离层中的相对折射率与群折射率是不同的。码相位测

8、量和载波相位测量应分别采用群折射率和相折射率。所以，载波相位测量时的电离层折射改正数和伪距测量时的改正数是不同的，两者大小相等，符号相反。第三节卫星信号传播误差1．电离层及其影响第三节卫星信号传播误差（1）相对定位：利用两台或多台接收机对同一组卫星的同步观测值求差时可以有效地减弱电离层折射的影响，即使不对电离层折射进行改正，对基线成果的影响一般也不会超过1×10-6。162、减弱电离层影响的有效措施第三节卫星信号传播误差（2）双频接收：如分别用两个已知频率f1和f2发射卫星信号，则