GPS网络RTK中对流层延迟分析
几种对流层延迟改正模型的分析与比较
图 1 三种模型算得的 PRN26对流层延迟随高度 角变化图
摘要 :在高精度 GPS变形监测数据处理中 , GPS信号在对流层传播中的延迟是影响其精度的主要误差源之一 ,需设法对其进行改 正 。最常用的方法是使用模型改正 ,利用 V isual C + +语言 ,实现三种对流层改正模型 ,即 : Simp lified Hopfield模型 , Saastamoinen模 型 ,Modified Hopfield模型 。通过实例对它们的改正效果进行定量分析与比较 ,得出一些有益的结论 。 关键词 :对流层延迟 ;简化 Hopfield模型 ; 改进 Hopfield模型 ; Saastamoinen模型 ; N iell投影函数
5. 对于低高度角的情况 ( < 10°) ,如在 Saasta2 moinen模型中 ,可以使用对高度角更加敏感的全球 投影函数 GM F计算对流层延迟来提高 GPS测量高 程方向的精度 ,这些还需作进一步的研究 。
2. 当高度角 ≥35°时 ,简化 Hopfield模型求得的 结果小于 Saastamoinen模型 。
3. 当高度角 ≥15°时 ,三种模型求得的结果之间 符合得很好 ,改进的 Hopfield模型和 Saastamoinen模 型求得的结果完全一样 ,与简化 Hopfield模型求得的 结果差值很小 ,仅为几个毫米 ( 15°时差值最大 ,为 8 mm,其余均在 2mm左右 )。实际运用时 ,如果观测条 件好 ,截止高度角定为 15°,可任意选取这三种模型。
GPS网络RTK流动站的对流层内插改正分析
ｎ ｔ ｒ ． ｔｎ ｔｏ ｌ ｎ ｌｚ ｄ ｔ ｅｅｆｃｓｏ ｈ ｌｖ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｉｈ ｄ ｌｙ ｏ ｎ ｔ ｔ ｎ，ｂ ｔａｓ ｎ — ｅｗｏ ｋ Ｉ ｏ ｎ ｙ ａ ａｙ ｅ ｈ ｆｅ ｔ ｆｔ ｅ ｅｅ ａ ｉ ｎ ｔ ｅｚ ｎｔ ｅａ ｆｏ ｅ ｓａ ｉ ｏ ｏ ｕ ｌｏ ａ ａ
ｌｚ ｄｔ ｅｅｆｃ ｓｏ ｈ ｉ ｅｅ ｃ ｆｔ ｅｅｅ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｏ ｂ ｅｄｆｅ ｅ ｃ ｄ ｔｏ ｏ ｐ ｅ ｉ ｄ ｌｙｏ ｗｏ ｓａ ｙ ｅ ｈ ｆｅ ｔ ｆｔ ｅｄ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｈ ｌｖ ｔｏ ｎ ｔ ｅｄ ｕ ｌ— ｉｆｒ ｎ ｅ ｒ ｐ ｓ ｈ ｒｃ ｅａ ｆｔ ｔ — ｆ ｔｏ ｓ Ｔｈ ｌ ｏ ｉｈ ｃ ｎ ｏ ｌ ｌ ｎ ｔ ｓ ｆｔ ｅｅ ｒ ｒ Ｉ ｈ ｓｉ ｏ ｔ ｎ ｅｅｅ ｃ ａｕ ｏ ｇ ｎ ｒ ｔ ｈ ｉｎ ． ｅａｇ ｔｒ ｍ ａ ｎ ｙｅｉ ａ ｅｍｏ ｔ ｈ ｒｏ ． ｔ ａ ｍｐ ｒａ ｔｒ ｆｒ ｎ ｅｖ ｌ ｅｔ ｅ ｅ ａ ｅｔ ｅ ｍｉ ｏ ｅ ｒ ｒｃ ｒｅ ｔｏ ｆｔ ｅｒ ｖ ｔｔｏ ｓ ｒｏ ｏ ｒ ｃｉｎ ｏ ｈ ｏ ｅ ｓａ ｉｎ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ＧＰＳ；ＧＰ ｅｗｏ ｋ；ｔｏ ｏ ｐ ｅｉ ｅａ ｙｗｏ ｄ ： Ｓｎｔ ｒ ｒ ｐ ｓ ｈ ｒｃｄ ｌｙ
在 ＧＰ Ｓ网络 Ｒ ＴＫ 系统 中 ， 电离 层延迟 误差 、 对 流 层延迟 误差 、 星轨 道 误 差 等空 间相 关误 差 与 基 卫
主 要 有 线 性 内 插 法 （ Ｉ ）２、线 性 组 合 法 ＬＭ ｌ ］
１ １ 线性 内插法 （ Ｉ ） ． ＬＭ
GPS网络RTK流动站的电离层误差改正分析
２０１ ０年 ２月
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ Ｇ ＤＥ Ｙ ＡＮＤ Ｇ ＤＹＮＡ Ｃ ＯＵ ＥＯ Ｓ ＥＯ ＭＩ Ｓ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １３ ．
Ｆ ｂ．， ０１ ｅ ２ ０
文 章编号 ：６ １５ ４ （０ ０ Ｏ －０ ６０ １７ ．９ ２ ２ １ ） １ ５ －５ ０
＼、●●●●●／
５ ５
１ Ｓ ｅｚｅ ｎｔｕ ｖ ｎｅ ｔ ｒｔ ｎＴｃｎｌ ｙ Ｃ ｉ ｓ Ａ ａ ｅ ｙｏ ｉ ｃｓ ） ｈｎｈｎＩｓｔ ｅｏ Ａ ａ ｃｄＩ ｅ ａｉ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎ ｅ ｃｄｍ Ｓ ｅ ｅ ｉｔ ｆ ｄ ｎｇ ｏ ｏ ｅ ｆ ｃｎ
第 １ 期
邱蕾 ： Ｐ Ｇ Ｓ网络 Ｒ Ｋ流动站 的电离层 误差 改正分析 Ｔ
ｌ 剐 舌
实现 Ｇ Ｓ定位 。 Ｐ
因此 ， 只有 较好 的 内插 来自 法才 能 比较 准确 地 内
插 出流动站处 的误 差 改正 ， 而减 少 基准 站 与 流动 从
Ｇ Ｓ网络 Ｒ Ｋ技术集成 了计算机 网络技术、 Ｐ Ｔ 数 据库技 术 、 线 通 讯 技 术 和 Ｇ Ｓ定 位技 术 ， 无 Ｐ 主要 原 理是 利用一定 区域 内 ， 种 系统 误差 （ 各 电离 层延 迟 、
ａ ｄＴ ｅＣ ｉｅ ｎｖｒｔ ｏ ｏｇ Ｋ ｎ ， ｈｎｈｎ５ ８ ５ ｎ ｈ ｈｎｓ Ｕ ｉ ｓｙｆ Ｈ ｎ ０ｇ Ｓ ｅｚｅ １０ ５ ｅ ｅｉ
２ Ｓ ｅｚ ｅ ｎｅｔ‘ｉ ） ｈｎｈｎＩｖｓｇ ｔ ｎ＆ Ｒ ｓ ｒｈＩｓ ｔｔ ． Ｌｄ ， ｈｎｈｎ ５ ２ ｉ ｏ ａ ｅｅ ｃ ｎｔｕ ，ｔ． Ｓ ｅｚｅ ０ ６ ａ ｉ ｅ １ ８
区域对流层延迟建模分析
区域对流层延迟建模分析
对流层延迟是制约GPS定位精度提高的主要误差源之一。
在实际测量工作中,通常采用模型法进行消除,但是由于气象代表性误差及气象元素测定误差的影响,导致对对流层延迟的预测精度不高,并最终限制GPS的测量精度。
差分测量在应用中也较常见,但在地形复杂多变,气象元素差异较大区域会带来很大的残余对流层延迟,对定位结果有很大影响。
为提高小范围区域对流层延迟的预测精度,满足较高精度测量需求,本文对香港区域内的对流层延迟进行分析建模。
具体工作如下：1.对现有的对流层延迟处理方法进行总结和对比,简述其建立方法。
2.运用Bernese软件解算出香港区域CORS网12个基站多年的天顶对流层延迟值,对其在时间上的变化规律进行分析,得出各个基站的天顶总延迟值具有年周期特性。
根据该区域各基站天顶总延迟值在空间上的梯度变化值,建立起基于BP神经网络的区域对流层延迟时空模型,并与现有的经验模型进行对比。
3.通过对香港区域干湿延迟的时空分析,得出其具有不同的时空特征,根据干湿延迟不同特征,建立起相应的干湿延迟时空模型,并与现有的经验模型进行对比。
4.为证明所建立模型的有效性,利用新模型以及现有的定位程序实现对观测数据的预处理功能,最终通过定位表明新模型比现有模型的定位精度提高2厘米左右。
5.简要分析了在一些特殊天气条件下对流层干湿延迟随气候变化情况,并得出了一些有益的结论。
图24幅,表21个,参考文献66个。
GPS天顶对流层延迟计算方法研究
式 中 ：△ Ｔ 为 斜 路 径 延 迟 ；△ ｗ 为 天 顶 湿 延 迟 ； Ｍｗ 为湿 映射 函数 ； Ａ 。 为天顶 干 延迟 ； Ｍ。 为 干
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ０ — ２ ４
联 系 人 ：张 婷 婷 Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｄ ａ ｎ ｅ ｌ ２ ０ ０ ６ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第 ３ ８卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
全 球 定 位 系 统
Ｇ Ｎ ＳＳ Ｗ ｏｒ ｌ ｄ ｏｆ Ｃ ｈｉ ｎａ
Ｖｏ １ ． ３８， Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂｒ ｕ ａ ｒ ｙ， ２ ０１ ３
ＧＰ Ｓ天 顶对 流 层 延 迟 计 算 方 法研 究
张婷 婷 ， 徐 子 乔。 ， 董 思 学
关 键 词 ：对 流 层 延 迟 模 型 ； 区域 干 延 迟 ； Ｇ Ｐ Ｓ 中图分 类号 ： Ｐ ２ ２ ８ ． ４ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ８ ９ ２ ６ ８ （ ２ Ｏ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ２ ２ — ０ ６
０ 引 言
对 流 层 延 迟 是 影 响 ＧＰ Ｓ定 位 的 主 要 误 差 源 之
温度（ Ｔ） 、 地 面水 汽压 （ ｍｂ ａ ｒ ） 和 测 站 在 大 地 水 准 面
表示 。 由于 映射 函数是 卫星 高度 角的 函数 ， 这 就等
同于把 天顶延 迟 与斜路 径延迟 关联 起来 ， 任意 方 向
的对流 层延迟 均 与天顶 延迟 相关 。
△Ｔ 一Ａ ｗ ｔ ・Ｍ ｗ ＋ △ Ｄ ・Ｍ Ｄ ， （ １ ）
上 的高度 （ ｍ） ． 常参数 ｋ １ ＝７ ７ ． ６ Ｋ／ ｍｂ ａ ｒ ； ２ —７ １ ．
GPS定位误差分析及处理
GPS定位误差分析及处理摘要:本文将对影响GPS定位的主要误差源进行分析和讨论,研究它们的性质、大小及对定位所产生的影响,并介绍消除和削弱这些误差影响的方法和措施。
关键词:GPS误差源处理措施GPS即全球定位系统(Global Positioning System)。
简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。
GPS定位测量中出现的各种误差按其产生源可分为3大部分:GPS信号的自身误差即与卫星有关的误差;GPS信号的传播误差;GPS接收机的误差。
一、GPS信号的自身误差和SA,AS影响1.1轨道误差即卫星星历误差。
有关部门提供一定精度的卫星轨道,以广播星历形式发播给用户使用,从而已知观测瞬间所观测卫星的位置,因而卫星轨道误差与星历误差是一个含义。
卫星星历误差又等效为伪距误差即由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差。
星历误差的大小主要取决于卫星定轨站的数量及其地理分布,观测值的数量及精度,定轨时所用的数学力学模型和定轨软件的完善程度以及与星历的外推时间间隔等,由于卫星轨道受地球和日、月引力场、太阳光压、潮汐等摄动力及大气阻力的影响,而其中有的是随机影响,而不能精密确定,使卫星轨道产生误差。
1.2美国的SA技术与AS影响。
SA技术是选择可用性(Selective? ?Availability)的简称,它是由两种技术使用户的定位精度降低,即δ(dither)技术和ε(epsilon)技术。
δ技术是人为地施加周期为几分钟的呈随机特征的高频抖动信号,使GPS卫星频率10.23MHz加以改变,最后导致定位产生干扰误差,ε技术是降低卫星星历精度,呈无规则的随机变化,使得卫星的真实位置增加了人为的误差。
控制网的静态GPS测量是利用载波相位测量,一般是由一个点设为已知点与一个待定点位同步观测GPS卫星,取得载波相位观测值,从而得出待定点位的坐标或两点间的坐标值,称为基线测量,短基线测量可以消除SA影响。
GPS定位系统中几种对流层模型的探讨
式 中 的 温 度 均 采 用 绝 对 温 度 ， 位 为 Ｋ ； 、。 单 单 Ｐ ｅ的 位 为 ｍｂ ｒ △ 、 、 以 Ｉ 为 单 位 ； 角 Ｅ 以 角 ａ； Ｓ ｈ ｈ Ｔ Ｉ 仰
度 为单 位 。通 常 水 汽 压 ｅ 可 以 用 湿 度 ＲＨ 来 计 算 ， 系式 为 关
Hale Waihona Puke ・４ ・ ６ ＧＮ ＳＷ ｏ ｌ ｆＣｈｎ ／ ０ １ １ Ｓ ｒｄｏ ｉａ ２ １ ．
天 顶 静 水 力 学 延 迟 （ ＨＤ） Ｌ Ｚ △ ；数 值 约 为
２ ３１ ， 乎 占 天 顶 对 流 层 延 迟 （ Ｄ） ９ ％ ～ ． Ｉ几 Ｔ ＺＴ 的 Ｏ
１０ ， 天 顶 湿 延 迟 （ ０ 而 ＺＷＤ） Ｌ （ 两 极 到 赤 ，△ 从
ｅ ） 型 、 兰克 （ ｌ ｋ模 型 、 Ｇ ｎ模 勃 Ｂａ ） ｃ Ｅ ＮＯ 系统 对 流 层 修 正模 型 ， 进 行 了 分 析 和 比 较 。 阐 述 了 ６ Ｓ 并
种 映 射 函 数模 型 （ ＣＦＡ 模 型 、 ａ Ｃｈ ｏ模 型 、 ｔ 模 型 、 ｒｎ ＆Ｍ ｕ ｒ ｙ模 型 、 Ｍ ｔ Ｍａ ｉｉ ｒａ ＮＭ Ｆ模 型 及 ＧＭ Ｆ
ＡＴ ＝ Ｌ — ．： —Ｇ
ｒ
的三维 大气折 射率 ， 其主要 假设 是在任意 方 向上 的 路径延迟 均与 天 顶方 向路 径延 迟相 关 。因此方 程
式 （） １ 可重写为
△ ： △ ２ （） △ × （） Ｌ ： Ｌ × ＝ ￡ ＋ Ｌ ｅ （） ３
式 中 ： （）和 （）分 别 是 静 力 学 和 湿 映 射 函 ￡ ￡ 数 ； 是地 面测 站的仰 角 ； Ｌ 和 △ 分别 是天 顶 ｅ △ ； Ｌ 静水 力学 和湿延迟 分量 。 由下 式给 出
GPS随机软件中的对流层模型及对基线处理的影响
了常用 的对流层 延迟 处理手段 ， 通过 对 实例数 据 的分 析 比较 ， 明 对 于某 些 工程 测 量项 目， 说 采 用 ＧＰ Ｓ随机 软件 的默认 设置 ， 仅依 靠 差分 仍 不 能 消除 残余 对 流层 延 迟对 高程精 度 的 影 响， 仅
必 须 认 真 处理 对 流 层 延 迟 误 差 。
８ ｍ／］时 ， 干分 量 的 ３ ｃ ／ ￣ 是 ～４ ［ 。 倍 １ ］
对解 算精 度有 较大影 响 ， 需要 引起 足够 的重视 。
２ 对 流 层 延 迟 的性 质 及 常 用 的处 理 方 法
对流层 电波 传播 延 迟 泛指 中性 大气 对 电磁 波 的折射 ， 中性 大气 主 要包 括 对 流层 和平 流 层 ， 从 是 地 面 向上约 ５ ｋ 的部分 ， 中折 射 的 ８ 发生 在 ０ｍ 其 Ｏ
对 流层故 称 为对 流 层延 迟 。对 流 层 大气 是 非 色 散 电波介 质 ， 使 电波 的传播 速度 和传播 方 向相对 真 它 空 传播 发生改 变 。电波 射线 弯 曲路 径与 直 线 路 径
之 差 ， 般小 于 １ ｍ， 一 ｃ 而传 播 速度 的变 慢 造 成 时 间 上 的延迟 可等效 为传 播路径 的增 加［ ， 所引 入 的 ２其 ］
电 波路径误 差 比 电波 路径 弯 曲所 引入 的误 差 大得
多。 对流层 延迟 与卫 星的高度 角有关 ， 随着高 度角 的降 低 ， Ｓ信 号 穿 越 对 流层 大 气 的路 径 长 度 增 ＧＰ
收 稿 日期 ：０ ７０ 一７ ２ ０—７】 基 金 项 目 ： 绘 学 院 院课 题 Ｙ ７ ４资 助 测 ００
（ ２）
余 对 流层延 迟 ， 将 影 响 基线 解 的精 度 ， 别 是 高 这 特 程 解 的精度 ， 其影 响可 用 （ ） 表示 为［ ： ２式 ４ ］
高精度卫星定位技术误差分析与改进策略
高精度卫星定位技术误差分析与改进策略高精度卫星定位技术是现代导航和地理信息系统中的关键技术之一，它通过接收卫星信号来确定接收器在地球上的精确位置。
随着科技的发展，高精度卫星定位技术在各个领域，如测绘、交通、农业、事等，都发挥着越来越重要的作用。
然而，这项技术在实际应用中仍然面临着多种误差源，这些误差源可能会影响到定位的精度和可靠性。
本文将探讨高精度卫星定位技术中的误差分析，并提出相应的改进策略。
一、高精度卫星定位技术概述高精度卫星定位技术主要依赖于全球导航卫星系统（GNSS），如的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）、欧洲的伽利略（Galileo）和中国的北斗导航系统（BDS）。
这些系统通过发射卫星信号，使得地面接收器能够计算出其位置、速度和时间。
1.1 卫星定位技术原理卫星定位技术基于三角测量原理，即通过测量接收器与至少四颗卫星之间的距离，来确定接收器在三维空间中的位置。
接收器通过计算信号传播时间来确定距离，而信号的传播时间与卫星和接收器之间的距离成正比。
1.2 定位技术的应用场景高精度卫星定位技术在多个领域有着广泛的应用，包括但不限于：- 测绘工程：用于地形测绘、土地规划和工程建设。
- 交通导航：提供车辆定位、路线规划和实时导航服务。
- 精准农业：指导农业机械进行精确播种、施肥和收割。
- 事应用：用于定位、导航和武器制导。
二、高精度卫星定位技术的误差分析尽管高精度卫星定位技术在理论上可以提供非常精确的位置信息，但在实际应用中，多种误差源会影响定位的精度。
2.1 卫星误差卫星误差主要包括卫星轨道误差和卫星钟差。
卫星轨道误差是由于卫星轨道模型与实际轨道之间的偏差造成的，而卫星钟差则是由于卫星时钟与标准时间之间的偏差造成的。
2.2 信号传播误差信号传播误差主要包括电离层延迟和对流层延迟。
电离层延迟是由于卫星信号在通过电离层时受到电子密度变化的影响，导致信号传播速度的变化。
对流层延迟则是由于信号在通过对流层时受到温度、湿度和大气压力变化的影响。
对流层延迟——精选推荐
对流层是高度40km以下的大气层。
对流层虽有少量带电离子，但对于GHz
15以下的射电频率基本呈中性，没有弥散效应。
GPS电磁波在对流层中传播只会非色散延迟，即对流层对GPS信号的影响与频率无关。
对流层对GPS信号的影响大约在2m～20m之间，在天顶方向较小，在水平方向较大。
目前对流层改正的模型很多，常用的有Hopfield模型（Hopfield，1969），Saastamoinen模型（Saastamoinen，1973）等等，由于参考文献中有详细的讨论，本文不再赘述。
与电离层的影响相类似，当两观测站相距不太远时（例如小于20km），由于信号通过对流层的路径相近，对流层的物理特性相似，所以对同一卫星的同步观测值求差，可以明显地减弱对流层折射的影响。
该方法在精密相对定位中，应用甚为广泛。
不过随着同步观测站之间距离的增大，地区大气状况的相关性很快减弱，这一方法的有效性也将随之降低。
根据经验，当距离大于100km时，对流层折射对GPS定位精度的影响，将成为决定性的因素之一。