GPS原理与应用第5章GPS定位的误差源ppt课件.ppt

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1、第5章GPS定位的误差源2概述1GPS定位中，影响观测量精度的主要误差源与卫星有关的误差与信号传播有关的误差与接收设备有关的误差为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差5.1.1误差的分类3测码伪距的等效距离误差（m）误差来源P码C/A码卫星星历与模型误差钟差与稳定度卫星摄动相位不确定性其它合计4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信号传播电离层折射对流层折射多路径效应其它合计2.32.01.20.53.35.0-10.02

2、.01.20.55.5-10.3接收机接收机噪声其它合计1.00.51.17.50.57.5总计6.410.8-13.6（1）系统误差：主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、以及大气折射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因而采取不同的措施，包括：引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。建立系统误差模型，对观测量加以修正。将不同观测站，对相同卫星的同步观测值求差，以减弱和消除系统误差的影响。简单地忽略某些系统误差的影响。（2）偶然误差：包括多路径效

3、应误差和观测误差等。选用较好的硬件和观测条件延长观测时间5.1.1误差的分类（根据误差的性质分类）56与卫星有关的误差2GPS观测量均以精密测时为依据。GPS定位中，无论码相位观测还是载波相位观测，都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在1ms内，引起的等效距离误差可达300km。5.2.1卫星钟差7通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定，参数由主控站测定，通过卫星的导航电文提供给用户,并用二阶多项式表示：5.2.1卫星钟差8卫星钟钟速

4、钟差常值卫星钟的钟速变率参考历元经钟差模型改正后，各卫星钟之间的同步差保持在5~10ns以内，引起的等效距离偏差不超过3m。通过精密星历获得精确的卫星钟差值e.g.PPP应用，IGS给出0.1ns卫星钟经过改正的残差，在相对定位中，可通过观测量求差（差分）方法消除。5.2.1卫星钟差9§3.4GPS卫星星历卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率。根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速度，精密的轨道信息是精密定位的基础。GPS卫星星历按照发布的时间预报星历（广播星历）后处

5、理星历（精密星历）105.2.2卫星轨道偏差（星历误差）由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定这些作用力并掌握其作用规律，因此，卫星轨道误差的估计和处理一般较困难。目前，通过导航电文所得的卫星轨道信息，相应的位置误差约10m左右。随着摄动力模型和定轨技术的不断完善，卫星的位置精度将可提高到5m左右,精密轨道的精度为5cm以内卫星的轨道误差是当前GPS定位的重要误差来源之一5.2.2卫星轨道偏差（星历误差）11卫星轨道偏差对绝对定位的影响可达几十米到一百米。而在相对定位中，由于

6、相邻测站星历误差具有很强的相关性，因此对相对定位的影响远远低于对绝对定位的影响。不过，随着基线距离的增加，卫星轨道偏差引起的基线误差将不断加大。5.2.2卫星轨道偏差（星历误差）125.2.2卫星轨道偏差（星历误差）13星历误差对相对定位的影响一般采用下列公式估算：卫星星历误差所引起的基线误差基线长星历误差卫星至测站的距离基线长度基线相对误差容许轨道误差1.0km110-5250.0m10.km110-625.0m100.0km110-72.5m1000.0km110-80.25m5.2.2卫星轨道偏

7、差（星历误差）14GPS卫星到地面观测站的最大距离约为25000km，基线测量的允许误差为1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如下表所示。可见，在相对定位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。在GPS定位中，根据不同要求，处理轨道误差方法:忽略轨道误差：广泛用于实时单点定位。采用精密星历：e.g.IGS同步观测值求差：由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响具有系统性。利用两个或多个观测站上对同一卫星的同步观测值求差，可减弱轨道误差影响。当基线较短时，有效性尤其

8、明显，而对精密相对定位，也有极其重要意义。5.2.2卫星轨道偏差（星历误差）15采用轨道改进法处理观测数据：卫星轨道的偏差由各种摄动力综合作用产生，在对卫星轨道摄动进行修正时，所采用的各摄动力模型精度也不一样。根据引入轨道偏差改正数的不同，分为短弧法：引入全部6个轨道偏差改正，作为待估参数，在数据处理中与其它待估参数一并求解。可明显减弱轨道偏差影响，但计算工作量大。半短弧法：根据摄动力对轨道参数的不