GPS测量的误差来源及其影响课件.ppt

《GPS测量的误差来源及其影响课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章GPS测量的误差来源及其影响2021/8/717.1GPS测量主要误差分类2021/8/72GPS测量误差的来源与卫星有关的误差卫星轨道误差卫星钟差相对论效应与传播途径有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收设备有关的误差接收机天线相位中心的偏移和变化接收机钟差接收机内部噪声2021/8/73GPS测量误差分类对距离影响误差来源对距离测量的影响（m）卫星部分星历误差；钟误差；相对论效应1.5～15信号传播电离层；对流层；多路径效应1.5～15信号接收钟的误差；位置误差；天线相位中心变化1.5～5其他影响地球潮汐；负荷潮1.02021/

2、8/74GPS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–毫米级例如：信号的多路径效应2021/8/75GPS测量误差的性质系统误差（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–最大可达数百米例如：卫星的星历误差、卫星误差、接受机误差以及大气折射等。2021/8/76GPS测量误差的性质其中系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性讲都比偶然误差要大得多，它是GPS测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循，可采取一定的

3、措施加以消除，因而是本章研究的主要对象。2021/8/777.2与信号传播有关的误差电离层折射误差对流层折射误差多路径效应2021/8/787.2.1电离层折射2021/8/791.电离层及影响所谓电离层，指地球上空距地面高度在50-1000km之间的大气层2021/8/7101.电离层及影响电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时，如同其它电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何

4、距离，这种偏差叫电离层折射误差。2021/8/711相速与群速相速群速相速与群速的关系相折射率与群折射率的关系2021/8/712相折射率与群折射率电离层折射率：相折射率：相折射率与群折射率的关系：群折射率：2021/8/7131.电离层及影响由上式可知，相折射率和群折射率与1之差，其值大小相等而负号相反，因此造成了群波的延迟和相波的提前现象。对于GPS信号，这意味着相对于几何距离，使伪距变长，而使载波相位距离变短。2021/8/7141.电离层及影响距离的测量值为，当时，S变为几何直线距离，而电离层延迟为二者之差，即2021/8/7151.电离

5、层及其影响2021/8/716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含的电子总数。2021/8/7171.电离层及其影响可见电离层改正的大小主要取决于电子总量和信号频率。载波相位测量时的电离层折射改正和伪距测量时的改正数大小相同，符号相反。2021/8/7181.电离层及其影响对于(GPS信号来讲，这种距离改正在天顶方向最大可达50m，在接近地平方向时(高度角为20°)则可达150m，因此必须仔细地加以

6、改正，否则会严重损害观测值的精度。2021/8/7192.减弱电离层影响的措施（1）利用双频观测（2）利用电离层改正模型加以修正（3）利用同步观测值求差2021/8/7201.利用双频观测由上式可知，电磁波通过电离层所产生的折射改正数与电磁波频率f的平方成反比。令＝A则：2021/8/7211.利用双频观测GPS卫星采用两个载波频率，其中f1=1575.42MHz,f2=1226.60MHz,我们将调制在这两个载波上的P码分别称为P1和P2，于是由(7-3)式可得：2021/8/7221.利用双频观测将两式相减有或2021/8/7231.利用双频

7、观测所以有2021/8/7241.利用双频观测所以若用户采用双频接收机进行伪距测量，就能利用电离层折射和信号频率有关的特性，从两个伪距观测值中求得电离层折射改正量，最后得：2021/8/7251.利用双频观测双频载波相位测量观测值φ1和φ2的电离层折射改正与上述分析方法相似，但和伪距测量的改正有两点不同：一是电离层折射改正的符号相反;二是要引入整周未知数N02021/8/7262.利用电离层改正模型加以修正为了满足更高精度GPS测量的需要，Fritzk、Brunner等人提出了电离层延迟改正模型。该模型考虑了折射率n中的高阶项影响以及地磁场的影响

8、，并且是沿着信号传播路径来进行积分。计算结果表明，无论在何种情况下改正模型的精度优于2mm。2021/8/7272.利用电离层改正模型加