GPS定位的误差来源与未来发展
第六章 GPS定位的误差来源及其
第二节 与卫星有关的误差
1、卫星星历误差； 1）来源：地面监测站观测数据误差及星历数据计算方法不合理带来 的误差。 2）大小：卫星位置偏差达数米至数十米。 3）性质：当地面两点间的距离较近（<20km）时，对两点定位的影 响具有相关性。 4）减弱措施： （1）相对定位；（残余误差随边长的增大而增大） （2）差分定位； （3）采用后处理星历； （4）建立自己的地面监测站，进行GPS卫星的定轨观测，求精密 星历。 2、卫星钟差 、 1）来源：钟频稳定性。 2）对星站距离的影响达300km，改正后仍有6m。 3）性质：同星历误差。 4）减弱措施： 主要是相对定位或差分定位；
误差来源
卫星轨道误差 卫星相位中心误 差 电离层误差
对流层误差 多路径误差 天线相位中心误差 接收机钟差误差
第四节 与接收机有关的误差
接收机钟差 接收机安置误差 包括对中和整平误差，观测前应严格校正对点器。 观测误差：接收机对时间的观测精度有限引起的误差 天线相位中心位置偏差 即接收机天线的相位中心与几何中心不一致。 性质：与信号强弱及到达接收机的方向有关。 措施：改进天线、相对定位时采用同一型号的接收 机并使定向标志朝北、观测前检验接收机天线相位中心位 置偏差。
第三节 与信号传播有关的误差
1、电离层折射 1）不改正使星站距离产生100多米误差； ）不改正使星站距离产生100多米误差； 2）影响性质： （1）码相位观测与载波相位观测的电离层折射大小相等， 符号相反；（2 符号相反；（2）对相对定位的影响因相关性而大大减弱； 3）影响电离层折射的因素 （1）电磁波频率 250MHz电磁波的折射数为1600MHz电磁波折射数的约30倍，L 载波与L 250MHz电磁波的折射数为1600MHz电磁波折射数的约30倍，L1载波与L2 载波的折射数显著不同。 （2）电磁波传播路径上的带电离子密度及带电粒子数： 电离层高度，200~400km时密度最大； 电离层高度，200~400km时密度最大； 地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最大； 地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最大； 季节，夏天是冬天的4 季节，夏天是冬天的4倍； 测站纬度，赤道最高，南北极最低； 年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年份可达10 年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年份可达1016/m2,最低年 份近于零。58，69，80，91，02年最高； 份近于零。58，69，80，91，02年最高； 卫星高度：高度越大，影响越小。
第十讲GPS误差来源及影响12分解
由卫星发射天线相位中心直接到达接收天 线相位中心
▪ 地面反射波 ▪ 星体反射波 间接波 ▪ 介质散射波
多路径误差
▪ GPS信号接收机所观测的GPS信号，是 直接波和间接波合成的合成波
▪ 多路径误差：间接波对直接波的破坏 性干涉而引起的站星距离误差
▪ 多路径误差的大小取决于间接波的强 弱和用户接收天线抗御间接波的能力
地面反射波
为影响多路径误差的主要因素 强弱取决于地面或地物的反射系数
不同地物对2GHz的微波信号的反射系数
水面
稻田
野地
森林山地
反射 损耗 反射 损耗 反射 损耗 反射 损耗 系数 （分贝） 系数 （分贝） 系数 （分贝） 系数 （分贝）
1.0
0
0.8
2
0.6 4
0.3 10
地面反射波（续）
▪ 反射信号经过的多路径长度称为“程差”，值为：
▪ 对于短基线（如小于20km）的效果尤 为明显
对流层
▪ 离地面高度40km以下的大气层，是 一种非电离大气层。温度随高度的上 升而降低
▪ 包括对流层和平流层
对流层（续）
地球大气层结构
对流层折射
▪ GPS信号通过对流层时，传播路径发生弯 曲，从而使测量距离产生偏差。
▪ 与信号的高度角有关，当在天顶方向（高 度角为90°），影响达2.3m；当在地面方 向（高度角为10° ），影响可达20m
▪ 电离层折射误差： GPS信号的传播时间乘以真空中光速得到的
距离与站星间的几何距离的偏差。
S = Ct + dion
站星之间的 信号传 真实距离 播时间
电离层改正项
dion
40.28 f2
S ' Neds
GPS定位系统在测绘中的误差及其校正
GPS定位系统在测绘中的误差及其校正近年，全球定位系统（GPS）在测绘领域广泛应用，成为现代测绘的重要工具。
然而，GPS定位系统的测量精度不可避免地存在一定的误差，这对于需要高精度测绘数据的应用来说，可能带来一系列问题。
本文将探讨GPS定位系统的误差来源及校正方法，以期提高测绘数据的准确性与可靠性。
一、GPS定位系统误差来源1. 大气层延迟误差：GPS信号在穿过大气层时会发生延迟，导致定位结果产生偏差。
这主要由大气层中的水汽含量、温度、压力等因素所引起。
2. 卫星发射钟误差：GPS卫星发射钟的精确度无法达到理论上的完美，钟的频率可能出现细微偏差，进而影响测量结果。
3. 卫星轨道误差：由于各颗卫星在轨道上的摄动等因素，其运行轨迹不会完全符合理论轨道，从而引起时间误差。
4. 多径效应：接收天线接收到的信号可能会经过多次反射，导致信号延迟，从而产生定位误差。
5. 接收机钟差：GPS接收机内部的时钟精度有限，存在一定的误差，会对定位结果造成影响。
二、GPS定位系统误差的校正方法1. 差分定位法：差分定位法是最常用和最有效的校正方法之一。
它通过同时观测参考站和待测站的GPS信号，利用参考站的已知坐标和观测数据，计算出两个站点间的差异，进而校正待测站点的定位误差。
2. 精密轨道确定法：通过利用卫星轨道参数提供的精密轨道数据，结合接收机的测量结果，计算卫星的真实位置，从而减小轨道误差对定位结果的影响。
3. 多频率接收机技术：多频率接收机可以利用不同频率的信号对多径效应进行抵消，从而提高定位精度。
4. 大气层延迟模型校正：根据大气层的温度、湿度、压力等参数，采用相应的模型对大气层延迟误差进行校正。
5. 时钟差校正：通过与参考源对比，校正接收机内部时钟的误差。
三、GPS定位系统误差校正的应用GPS定位系统的高精度测绘数据广泛应用于地图制作、土地测量、工程测量、导航定位等领域。
对于地图制作来说，GPS定位系统提供的高精度数据能够提高地图的准确性，并为城市规划、交通规划等提供重要依据。
GPS测量中的多路径误差分析与抑制方法
GPS测量中的多路径误差分析与抑制方法GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星导航定位的技术，它在现代社会中发挥着重要的作用。
然而，在实际的测量应用中，我们常常会遇到多路径误差的问题。
本文将对GPS测量中的多路径误差进行分析，并介绍一些抑制方法。
一、多路径误差的成因分析多路径误差是指卫星信号在传播过程中，经过反射、折射等导致信号在接收机处反复干涉造成的误差。
主要的成因包括：1. 建筑物和地形：由于建筑物和地形在信号的传播过程中会发生反射或阻挡，导致信号存在多条路径到达接收机，产生多路径误差。
2. 植被和水体：植被和水体也会导致信号的反射，特别是在绿色植被茂盛或水面平坦的地区，多路径误差更加严重。
3. 天气条件：天气条件的变化，特别是雨、雪、雾等天气情况下，会导致信号的散射和延迟，增加多路径误差。
二、多路径误差对GPS测量的影响多路径误差对GPS测量会产生一些负面影响，主要包括以下几个方面：1. 定位误差增大：多路径信号的干扰会使接收机接收到的信号发生偏差，导致定位误差的增大。
2. 高精度测量受限：在需要进行高精度测量的应用中，多路径误差会严重影响测量结果的准确性和精度。
3. 时钟同步误差：GPS接收机的内部时钟由于多路径干扰的影响，可能导致时钟同步误差的增大。
三、多路径误差的抑制方法为了减小或抑制多路径误差的影响，我们可以采取以下一些方法：1. 天线设计优化：通过改变天线的设计和安装方式，减少信号的进入和反射，降低多路径误差的发生。
2. 多天线接收：利用多天线接收系统，可以通过接收到多个信号进行抗干扰和抑制多路径误差。
3. 算法优化：通过改进算法，对接收到的信号进行处理和滤波，提高定位的准确性。
4. 参考站技术：通过设置一个或多个参考站，对GPS信号进行监测和修正，减小多路径误差对定位的影响。
5. 外部传感器的使用：通过与其他传感器（如惯性导航仪）的融合，提高测量的准确性和精度，减少多路径误差的影响。
gps测量坐标误差有多大
GPS测量坐标误差有多大GPS（全球定位系统）是一种利用卫星定位技术来获取地理位置信息的系统。
它广泛应用于导航、地理测量、军事和民用等领域。
然而，由于多种原因，GPS测量坐标会存在一定的误差。
误差来源GPS测量坐标的误差主要来自以下几个方面：1.卫星误差：卫星的精密轨道、钟差和天线相位中心等因素都会对测量结果产生影响。
虽然GPS系统会采取一系列措施来校正这些误差，但仍然无法完全消除。
2.大气延迟：由于GPS信号在穿过大气层时会受到大气介质的影响，导致信号传播速度发生变化。
这种大气延迟会导致测量结果与真实位置之间产生误差。
3.多路径效应：当GPS信号在到达接收机之前与建筑物、树木等障碍物发生反射后再次达到接收机时，会产生多路径效应。
这种效应会导致信号的传播路径变长，进而引起测量误差。
4.接收机误差：包括接收机的硬件设备、信号处理以及观测条件等因素，都会对测量结果产生影响。
接收机的性能越好，产生的误差就越小。
误差类型在GPS测量过程中，常见的误差类型包括：1.精度误差：指GPS测量结果与真实位置之间的差异。
通常以水平误差和垂直误差来衡量。
水平误差是指实际测量结果与真实位置在水平方向上的差距，垂直误差则是指在垂直方向上的差距。
2.相对误差：指同一测量点在不同时间或不同接收机进行测量时产生的误差。
相对误差可以通过对同一位置进行多次测量，并对结果进行比对来评估。
3.绝对误差：指GPS测量结果与真实位置之间的绝对差距。
由于无法得知真实位置，所以无法直接获得绝对误差。
通常通过测量点的相对误差和已知参考点的坐标来间接获得。
误差量化为了评估GPS测量坐标误差的大小，通常采用以下方法进行量化：1.信号强度指示（Signal Strength Indicator，SSI）：SSI是衡量GPS信号强度的指标，通常以百分比或分贝表示。
信号强度越高，误差越小。
2.几何精度因子（Geometric Dilution of Precision，GDOP）：GDOP是一种衡量卫星几何配置对GPS测量结果精度影响的量化指标。
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法引言：在现代社会，全球定位系统（Global Positioning System，GPS）已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是导航、交通监控还是地理信息系统等领域都离不开GPS定位技术。
然而，随着GPS定位的广泛应用，人们也逐渐发现定位误差问题的存在。
本文将从GPS定位误差产生的原因入手，探讨解决这一问题的方法。
一、GPS定位误差的原因分析：1. GPS系统误差：GPS系统本身存在着一些系统误差，例如卫星钟差、伪距观测误差、大气延迟等。
这些误差会直接影响到GPS定位的准确性。
2. 空间几何因素：GPS定位需要至少4颗卫星进行定位计算，卫星的位置和空间几何分布对定位精度有着重要影响。
当卫星分布不均匀或存在遮挡物时，会导致定位误差增大。
3. 电离层和大气影响：电离层和大气中的湿度、温度等因素都会对GPS信号产生影响，导致信号传播延迟或折射，从而引起定位误差。
4. 载波相位等伪距测量误差：GPS定位是通过测量卫星发射的信号和接收器接收的信号之间的时间差来计算位置的。
然而，由于载波相位的波长较短，测量精度更高，但受到多普勒效应的影响，会产生伪距测量误差。
二、减小GPS定位误差的方法：1. 多路径效应抑制：多路径效应是指GPS信号在传播过程中发生反射、散射等现象，致使接收器接收到多个信号，在信号合成过程中引入误差。
为了减小多路径效应，可以利用天线设计和信号处理技术，选择适合的接收天线和增加抗多路径干扰的算法。
2. 差分定位：差分定位是通过引入一个参考站与基准站的距离进行辅助定位，利用参考站的精确位置和信号传播速度信息来对GPS定位结果进行修正。
差分定位可以大幅度减小系统误差和信号传播误差的影响，提高定位精度。
3. 增加卫星数量和分布：通过增加卫星数量和改善卫星的空间分布，可以提高GPS定位的可见卫星数目和几何配置，从而减小定位误差。
可以使用卫星信噪比、可视卫星数等指标来优选卫星，并避开存在遮挡物的区域。
GPS测量的误差来源及其影响解析
GPS测量的误差来源及其影响解析首先，卫星系统误差是由于GPS卫星系统本身存在的误差引起的。
这些误差主要包括星历误差、钟差误差和轨道偏移误差等。
星历误差是由于卫星轨道位置和速度参数的不准确性引起的，会导致卫星位置计算的误差。
钟差误差是由于卫星钟的不稳定性引起的，会导致卫星时间计算的误差。
轨道偏移误差是由于卫星轨道本身存在的变化引起的，会导致卫星位置计算的误差。
这些卫星系统误差会影响到GPS定位的准确性和精度。
接收机误差是由于GPS接收机自身存在的误差引起的。
这些误差主要包括接收机电路噪声、时钟稳定性、多径干扰等。
接收机电路噪声会影响到接收机对GPS信号的接收和处理过程，从而影响到定位的精度。
时钟稳定性误差是由于接收机内部时钟不稳定引起的，会导致定位结果的时钟误差。
多径干扰误差是由于信号在传播过程中经过反射、散射等现象引起的，会导致接收机接收到的信号中出现额外的信号路径，从而影响到定位的准确性。
大气误差是由于GPS信号在大气中的传播过程中受大气密度、湿度、折射等因素的影响引起的。
大气误差主要包括对流层延迟和电离层延迟两部分。
对流层延迟是由于大气密度的变化引起的，会导致GPS信号传输的时间延迟。
电离层延迟是由于电离层中电子密度的变化引起的，同样会导致GPS信号传输的时间延迟。
这些大气误差会导致定位的误差，尤其在高纬度地区或者大气环境变化较大的地方影响更加明显。
多径效应误差是由于GPS信号在传播过程中与地面或建筑物等物体发生反射，从而导致额外的信号路径引起的。
这些额外的信号路径会导致接收机接收到的信号中出现多个不同的信号，从而影响到定位的准确性和精度。
钟差误差是由于GPS卫星钟本身存在的不准确性引起的。
由于卫星钟的不稳定性，会导致卫星发射的信号中存在时间偏差，从而影响到定位的准确性。
信号传输延迟误差是由于GPS信号在传输过程中受到信号传输速度的影响引起的。
由于信号传输速度不是无限大，会导致GPS信号传输的时间延迟，从而影响到定位的准确性。
GPS测量技术的误差源与解决方法
GPS测量技术的误差源与解决方法GPS（Global Positioning System）是一种广泛使用的定位技术，它通过接收来自卫星的信号来确定接收器的位置，精度一般在数米到几十米之间。
然而，在实际应用中，GPS测量技术可能会受到各种误差源的影响，进而导致测量结果的不准确。
本文将探讨GPS测量技术的误差源及其解决方法。
1. 天线高度误差天线高度误差是指GPS接收器与测量点之间的天线高度差引起的误差。
由于不同测量点处的天线高度不同，接收到的信号路径长度也会不同，因此会对测量结果产生误差。
为了解决这一问题，可以采用高精度的GPS天线来减小高度误差。
同时，在测量中应尽量保持一致的天线高度。
2. 对流层延迟误差对流层延迟误差是指GPS信号在穿过大气层时受到的影响而引起的误差。
大气层中的水汽和其他气体会导致信号传输速度的变化，从而影响到测量结果的准确性。
为了解决这一问题，可以使用双频GPS接收器来消除对流层延迟误差。
双频GPS接收器可以通过同时接收L1和L2频段的信号来消除大气延迟误差。
3. 多路径效应误差多路径效应误差是指GPS信号在传播过程中被建筑物、地形等障碍物反射或绕射而产生的误差。
反射的信号会使接收器接收到多个信号源，从而影响到测量结果的准确性。
为了解决这一问题，可以采用反射板或天线罩等物理隔离措施来减少反射信号的影响。
此外，选择合适的测量时机和测量点位置也能够减少多路径效应误差。
4. 卫星几何误差卫星几何误差是指由于卫星位置相对于接收器的位置不理想而引起的误差。
当卫星位置与接收器位置接近于共面时，几何误差将会增加，导致测量结果的不准确。
为了解决这一问题，可以采用多频度观测和动态定位技术。
多频度观测可以提供更多的卫星数据，从而提高定位精度；而动态定位技术可以根据卫星位置的变化来进行误差补偿。
5. 卫星钟差误差卫星钟差误差是指由于卫星钟的不准确而引起的误差。
卫星钟的不准确将会导致测距误差的累积，进而影响到测量结果的精度。
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成果与方法GPS定位的误差来源与未来发展3许致福1,王德保1,陈宝行1,黄军1,刘秀杰2(1.山东省国土测绘院,山东济南 250013;2.烟台市国土资源局,山东烟台 264003)摘要:GPS定位的精度受到诸多因素的影响,其主要误差来源包括与GPS卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接受设备有关的误差。
GPS的未来发展,一是依赖于1999年底研制成功的新一代BlockⅡF工作卫星,它们将逐步代替目前轨道上的BlockⅡR卫星,其寿命为现有卫星的3倍;二是采用第3个民用频率(L3C)发播不保密的民用信号,民间用户无需解算整周相位模糊值,在大幅缩短观测时间的前提下,能获得厘米级的定位精度,大大提高观测成果的可靠性和工作效率。
我国在卫星定位领域已取得突破性进展,“北斗导航定位系统”的建成对我国国民经济建设和国家安全有重要作用。
关键词:GPS定位;误差来源;未来发展;北斗导航定位系统中图分类号:P228.4 文献标识码:A1 GPS定位技术GPS全球卫星定位系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。
该系统真正始建于1973年,经过方案论证、工程研制和生产作业等3个阶段,历经20余年,耗资300多亿美元于1994年全部建成。
该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。
它已成为美国导航技术现代化的最重要标志,并被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中,它都被作为一项非常重要的技术手段,用于导航、定时、定位和进行大气物理研究等。
GPS的主要特点有:(1)全球覆盖连续导航定位:由于GPS有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。
(2)高精度三维定位:GPS能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。
GPS 提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。
(3)实时导航定位:定位时间短,可实时定位,这对动态用户尤为重要。
(4)被动式全天候导航定位:用户设备只需接收GPS信号就可进行导航定位,而不需用户发射任何信号。
这种被动式导航定位不仅隐蔽性好,而且可容纳无数多用户。
(5)抗干扰性能好、保密性强;GPS采用数字通讯的特殊编码技术,即伪噪声码技术,因而具有良好的抗干扰性和保密性。
2 GPS定位的误差来源及采取的措施 GPS定位系统由3部分构成,即空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分。
在利用GPS进行定位时,GPS定位结果的精度受到诸多因素的影响,如所用的观测量类型、定位的方式、卫星的几何分布、数据处理方法、美国政府政策的限制等。
主要误差来源可分为: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。
第21卷第9期 山东国土资源 2005年9月3收稿日期:20050808;修订日期:20050816;编辑:王先起作者简介:许致福(1956-),男,山东临朐人,高级工程师,从事测绘管理工作。
2.1 与GPS卫星有关的因素2.1.1 卫星星历误差在进行GPS定位时,计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过广播星历或实测量历得到的。
由于卫星在运行中要受到多种摄动力的复杂影响,而通过地面监测站又难以充分可靠地测定这些作用力并掌握它们的作用规律,因此在星历预报时会产生较大的误差。
在一个观测时间段内星历误差属系统误差特性,是一种起始数据误差。
它将严重影响单点定位的精度,也是精密相对定位中的重要误差源。
对于根据实测资料进行拟合处理而得出的实测星历(后处理星历)来说,精度较高。
但这种星历要在观测后1～2个星期才能得到。
不论采用哪种类型的星历,所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异,这就是所谓的星历误差。
解决星历误差的方法主要有:建立自己的卫星跟踪网独立定轨;轨道松驰法;同步观测值求差。
2.1.2 卫星钟差卫星钟差是GPS卫星所安装的原子钟的钟面时与GPS标准间的误差。
它包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差。
一般用二阶多项式拟合减弱它的影响。
卫星钟差和改正后的残余误差,则需采用在接收机之间一次差等方法来进一步消除。
2.1.3 相对论效应这是由于卫星钟和接收机所处的状态(运动速度和重力位)不同引起的卫星钟和接收机钟之间的相对误差。
2.2 与传播途径有关的因素2.2.1 电离层折射在地球上空距地面50～100km之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离,形成大量的自由电子和正离子。
当GPS信号通过电离层时,与其他电磁波一样,信号的路径要发生弯曲,传播速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差,这种影响称为电离层折射。
对于电离层折射可用3种方法来减弱它的影响:①利用双频观测值,利用不同频率的观测值组合来对电离层的延尺进行改正。
②利用电离层模型加以改正。
③利用同步观测值求差,这种方法对于短基线的效果尤为明显。
2.2.2 对流层折射对流层的高度为40km以下的大气底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂。
对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而降低。
GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象称为对流层折射。
减弱对流层折射的影响主要有3种措施:①采用对流层模型加以改正,其气象参数在测站直接测定。
②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处理中一并求得。
③利用同步观测量求差。
2.2.3 多路径效应测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观测值偏离,产生所谓的“多路径误差”。
这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。
减弱多路径误差的方法主要有:①选择合适的站址。
测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中,应离开高层建筑物。
②选择较好的接收机天线,在天线中设置径板,抑制极化特性不同的反射信号。
2.3 与接收机有关的因素2.3.1 接收机钟差GPS接收机一般采用高精度的石英钟,接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异称为接收机钟差。
把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数,并认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的,在数据处理中与观测站的位置参数一并求解,可减弱接收机钟差的影响。
2.3.2 接收机的位置误差接收机天线相位中心相对标石中心位置会存在误差,包括天线的置平和对中误差,量取天线高的误差。
因此,在精密测量中必须仔细操作,以尽量减少这种误差的影响。
在变形监测中,应采用有强制对中装置的观测墩。
2.3.3 接收机天线相位中心偏差这是接收机天线的相位中心与几何中心之间的偏差。
在短基线上,采用同一类型的天线,可以通过求差来减弱它的影响,但各个观测站的天线应按天线附有的方位标进行定向。
2.3.4 接收机软件和硬件造成的误差在进行GPS定位时,定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。
采用差分GPS(D GPS)技术,一般可使定位精度在局部区域内提高10倍以上。
2.4 其他误差其他误差包括地球自转的影响和地球潮汐改正,卫星钟和接收机钟震荡器的随机误差,大气折射模型和卫星轨道摄动模型的误差以及电子欺骗等。
3 GPS存在的问题与改进途径GPS系统虽然有很多的优点,但也存在一些问题有待解决。
3.1 生存能力问题反卫星卫星、激光和粒子束武器的发展,将对该系统构成威胁。
另外,GPS是信息集中系统,主控站和注入站是该系统信息的节点,一旦被摧毁,整个系统就会崩溃。
为解决这个问题,设置了3个注入站,研制了具有自主导航能力的新型卫星BLOC KⅡR,并研制GPS/G LONASS组合接收机等。
3.2 缺少通信链GPS是被动式导航定位系统。
由于系统间没有通信链,因此,不能满足航管、搜索、营救等工作的需要。
为解决这个问题,一些国家和国际组织研究采用GPS与全球卫星通讯系统、移动通信系统相结合的方案和技术。
3.3 GPS信号无入水能力GPS工作于L波段,无入水能力。
潜艇用GPS 导航,必须浮出水面,或设置漂浮天线。
为解决此问题,采用GPS/INS或GPS/Omega等组合导航系统。
另外,在地下建筑也无法接收GPS信号,需将天线设置在外部。
4 GPS定位的未来发展4.1 新一代工作卫星(BlockⅡF)的研制该项工作于1999年底完成。
BlockⅡF卫星共有24颗,其寿命为现有卫星的3倍。
它们将逐步代替目前轨道上的BlockⅡR卫星。
4.2 GPS系统空间部分的卫星数可能由目前的24颗卫星增加到30颗,即6个轨道平面中的每个平面均匀分布5颗卫星。
这种星座结构有两大优点:①卫星可见性将大大提高。
②全球任何地方、任何时间都不再有“盲区”,即可见卫星至少多于4颗,其PDOP值<10;单个卫星的死角可忽略不计。
GPS观测者无需再在作业前制定观测计划,以选择有利的观测窗。
4.3 解决军民两用矛盾GPS系统在2008—2010年前仍将维持现状,即继续使用L1/L2频率发播GPS信号。
美国国防部拟为民间用户提供不保密的L2C频率;但至今尚未申请到这种频率。
在尚未开发出L2C的情况下,可能利用现有的L1/L2频率分别播发军用信号和民用信号,预计2008—2010年可望实现,从而减少军、民两用的矛盾。
为了彻底解决军、民两用产生的矛盾,可能采用C波段或更高频率的波段(例如5000～5200M Hz)作为军用频率,发播保密的军用GPS 信号。
顺便指出,在此波段上,电离层的时延值小得多,但要求信号强度增大10倍。
美国也在考虑采用第3个民用频率(L3C)发播不保密的民用信号。
如果此方案付诸实施,则高精度(厘米级)的民间用户将无需解算整周相位模糊值;能大大提高观测成果的可靠性,还能极大地缩短在点上的观测时间,从而提高GPS作业生产率。
4.4 民用频率L3C可能选在G LONASS L2频率附近,即约在1258.29M Hz附近。
L3C选在此处的优点是:①符合国际电信联盟的规定;②与GPS卫星中信号发生器的频率一致;③目前使用的双频接收机及其天线可继续使用;④同G LONASS系统的信号互不干扰;⑤为GPS军事用途提供足够的灵活性。
5 结束语GPS现代化课题,已为全世界导航、定位、地学、气象学、旅游等各领域密切关注。
我国也需要研究有关方案,采取相应措施。
一则充分发挥GPS技术在国家经济建设中的作用,再则也可使我国导航定位技术立于不败之地,跻身于世界强手之林。
建立自己的卫星跟踪网,提供精密星历服务,这是根除选择可用性SA政策和反电子欺骗AS技术影响的最佳手段。