第五章 GPS测量的误差来源及其影响ppt课件.ppt

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1、GPS测量定位技术第五章GPS测量的误差来源及其影响学习目标第一节GPS测量的主要误差分类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与图形强度第五节整周跳变分析与整周未知数的确定本章小结思考题与习题GPS测量定位技术第五章GPS卫星定位的来源及其影响学习目标了解卫星星历误差，卫星钟误差，相对论效应的产生与消减方法。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。整周未知数的确定。GPS测量定位技术第一节GPS测量主要误差分类GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送的

2、信息来确定地面点的三维坐标。GPS定位测量的主要误差来源有三个方面：与GPS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。误差种类如下表所列。误差来源误差分类对距离测量的影响（m）GPS卫星①卫星星历误差②卫星误差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位置误差③天线相位中心变化1.5～5其它影响①地球潮汐②负荷潮1.0表5-1GPS定位误差的分类GPS测量定位技术第一节GPS测量主要误差分类在上述误差中，偶然误差主要包括信号的多路径效应，系统误差主要包括卫星的星历误

3、差、卫星钟差、接收机钟差以及大气的折射误差等。可以看出：GPS测量和经典的大地测量在误差方面有明显的不同，经典大地测量的主要误差源是偶然误差，而GPS测量的主要误差源是系统误差，其无论从误差的大小还是对定位的结果的危害性都比偶然误差要大的多，因系统误差有一定的规律可循，故在测量过程中可采用一定的措施加以消除。GPS测量定位技术第二节与卫星有关的误差一、卫星星历误差某一瞬间的卫星位置，是由卫星星历提供的。所以卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差。星历误差是一种起始数据误差，在一个观测时间段内属系统误差。其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测

4、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等。它对单点定位的精度有很大的影响，也是精密相对定位中的重要误差来源之一。1.星历来源卫星星历的数据来源有广播星历和实测星历两类。GPS测量定位技术1.星历来源（1）广播星历广播星历是是根据美国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，它是卫星电文中所携带的主要信息。由于我们还不能充分了解作用在卫星上的各种摄动因素的大小及变化规律，所以预报数据中存在着较大的误差。当前从卫星电文中解译出来的星历参数共17个，每小时更换一次。由这17个星历参数确定的卫星位置精度约为

5、20～40m，有时可达80m。广播星历的误差对相对定位的影响为1×10-6。即对长度为10km的基线会产生10mm的误差。对长度为1000km的基线会产生1m的误差。可以看出，广播星历误差是影响长基线定位精度的重要原因。全球定位系统投入运行后，启用全球均匀分布的跟踪网进行测轨和预报，此时由星历参数计算的卫星坐标可能精确到5～10m。如果美国政府的启用GPS政策，广大用户很难获得应有的定位精度。GPS测量定位技术1.星历来源（2）实测星历它是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而

6、获得准确可靠的精密星历。这种星历要在观测后1～2个星期才能得到（可向美国国家大地测量局（NGS）购买），这对导航和动态定位无任何意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。其次，GPS卫星是高轨卫星，区域性的跟踪网也能获得很高的定轨精度。所以许多国家和组织都在建立自己的GPS卫星跟踪网开展独立的定轨工作。GPS测量定位技术2.星历误差对定位的影响当把卫星位置当作已知值使用时，星历误差便成为一种起始数据的误差。对于单点定位时，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。利用两站的同

7、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。根据一次观测的结果，可以导出星历误差对相对定位影响的估算式为（5-1）式中b为基线长；db为卫星星历误差所引起的基线误差；为卫星至测站的距离；ds为星历误差，则为卫星星历的相对误差。实测结果表明，经数小时观测后，基线相对误差大约为星历相对误差的四分之一左右。GPS测量定位技术3.减弱星历误差影响的途径（1）建立自己的卫星跟踪网独立定轨为了不受美国政府有意降低卫星星历精度的影响，可以建立自己的GPS卫星跟踪网，进行独立定轨

8、。如果跟踪站的数量和分布选择得当，实测星历有可能达到10-7的精度，这对提高精密定位的精度将起