最新GPS的误差源课件ppt.ppt

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1、GPS的误差源第1节GPS测量的环节及影响因素GPS测量的环节单点定位GPS测量的环节3第3节相对论效应狭义相对论和广义相对论狭义相对论1905运动将使时间、空间和物质的质量发生变化广义相对论1915将相对论与引力论进行了统一8狭义相对论效应的影响狭义相对论效应时钟在惯性空间中的运动速度不同所引起的时钟频率差异狭义相对论效应对卫星钟的影响狭义相对论效应使卫星上钟的频率变慢9广义相对论效应的影响广义相对论效应时钟所处位置的地球引力位不同所引起的时钟频率差异广义相对论效应对GPS卫星钟的影响广义相对论效应使卫星上钟的频率

2、变快10相对论效应对卫星钟的综合影响狭义相对论＋广义相对论总体上将使得卫星的时钟相对于其在地面时加快11应对相对论效应的方法方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况；然后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况。第一步：地面调低钟频，入轨后由于相对论效应而大体接近标准频率第二步：改正12第5节卫星星历误差卫星星历误差定义由星历所给出的卫星在空间中的位置与其实际位置之差。对单点定位的影响主要取决于用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形，但总体上量级与星历误差相当。14星历类型广播星历由GPS的地面控制部分所确定

3、和提供的，经GPS卫星向全球所有用户公开播发的一种预报星历。精密星历为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历。15不同卫星星历的误差IGS跟踪站网16第6节大气折射地球大气结构地球大气层的结构在卫星导航定位中，将这一部分大气对信号的影响统称为对流层延迟在卫星导航定位中，将这一部分大气对信号的影响称为电离层延迟18大气折射效应大气折射信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。色散介质与非色散介质色散

4、介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质19电离层延迟电离层延迟总电子含量（TEC–TotalElectronContent）：底面积为一个单位面积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。电离层延迟与下列因素有关信号频率信号传播途径上的总电子含量（TEC）21电子密度与大气高度的关系22电子含量与地方时的关系夏威夷太阳观测站实测垂直方向总电子含量（VTEC）数据23太阳活动情况与电子含量170

5、0年–1995年太阳黑子数电子含量与太阳活动密切相关，太阳活动剧烈时，电子含量增加太阳活动周期约为11年，上一高峰为2001年24电子含量与地理位置的关系2002.5.151:00–23:002小时间隔全球VTEC分布25电离层延迟的应对（单点定位）双频改正仅适用于双频接收机Klobuchar模型利用导航电文中的模型参数进行改正26对流层延迟对流层（Troposphere）在卫星导航定位中，将这一部分大气对信号的影响统称为对流层延迟在卫星导航定位中，将这一部分大气对信号的影响称为电离层延迟28对流层延迟对流层延迟的一

6、般特性通常分为两部分：流体静力学延迟（干延迟）和湿延迟与信号传播途径上温度、湿度和气压有关与GPS信号的频率无关天顶方向上的延迟约为2.5m29对流层延迟的模型改正简化模型霍普菲尔德（Hopfield）模型、萨斯塔莫宁（Saastamoinen）模型等卫星高度角30第7节多路径效应多路径误差与多路径效应多路径（Multipath）误差在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。多路径效应由于多路径的

7、信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。32多路径误差的特点与测站环境有关测站环境的不同将使得到达接收机天线的反射信号的数量、方向和反射信号的多余路径长度不同与反射体性质有关反射体性质不同将使得发射信号的强度不同与接收设备的性能有关不同接收天线抑制多路径的性能具有差异不同的信号处理方法抑制多路径的性能具有差异33应对多路径误差的方法①观测上选择合适的观测地点，避开易产生多路径的环境易发生多路径的环境34应对多路径误差的方法②硬件上采用抗多路径误差的仪器设备抗多路径的天线：带抑径板或抑径圈的天线，极化天线抗多路径的

8、接收机：窄相关技术MEDLL(MultipathEstimatingDelayLockLoop)等抗多路径效应的天线35应对多路径误差的方法③数据处理上加权参数法滤波法信号分析法模板法…36第8节其他误差其他误差源引力延迟地球自转改正地球固体潮改正天线相位中心偏差及变化改正相位回旋…上述影响通常仅在高精度的测量应用才需考虑。38第9节误差评估G