GPS单点定位误差分析
半参数模型在GPS单点定位中的应用
半参数模型在GPS单点定位中的应用
[摘要]处理测量数据时，如果存在较大的系统偏差时，参数估值就会受到较大的影响，得出的结论甚至会是错误的。
误差对GPS测量的影响可以用等效距离误差来表示。
由此，本文利用半参数模型来精化GPS单点定位函数模型中残余的系统偏差，提高单点定位的精度。
[关键字]半参数GPS单点定位
1前言
GPS单点定位主要误差来源是电离层与对流层误差、多路径效应等。
很多学者采用了不同的方法来减弱或消除系统误差对GPS定位精度的影响。
一种较为理想的方法是用非参数来表示，把这些系统误差看成是随时间变化的某种干扰量，然后建立半参数回归模型对上述误差进行拟合。
2GPS单点定位的主要方法
2.1用测码伪距观测值进行单点定位。
gps定位方法
gps定位方法GPS定位方法。
GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星信号来确定地理位置的技术。
它已经成为现代社会中不可或缺的一部分，被广泛应用于汽车导航、手机定位、航空航海等领域。
本文将介绍GPS定位方法的原理和应用。
首先，GPS定位是通过接收来自卫星的信号来确定接收器的地理位置。
GPS系统由24颗运行在轨道上的卫星组成，它们每天都会绕地球飞行两次。
通过接收至少4颗卫星的信号，GPS接收器可以计算出自己的三维位置（经度、纬度、海拔高度）。
这种定位方法可以在全球范围内实现精准的定位，因此被广泛应用于各种领域。
其次，GPS定位方法的原理是利用卫星信号的传输时间来确定距离。
每颗卫星都会不断发送包含自身位置和时间信息的信号，接收器通过测量信号的传输时间来计算出到每颗卫星的距离。
通过至少3颗卫星的距离信息，接收器就可以确定自己的地理位置。
而通过第四颗卫星的信息，接收器还可以校准自身的时间，从而提高定位的精确度。
在实际应用中，GPS定位方法可以分为单点定位和差分定位两种。
单点定位是指直接使用卫星信号进行定位，适用于一般的导航和定位需求。
而差分定位则是通过同时接收来自基准站和卫星的信号，利用基准站的已知位置来校正卫星信号的误差，从而提高定位的精确度和稳定性。
差分定位在需要更高精度的领域（如航空航海、地质勘探）中得到广泛应用。
除了定位功能，GPS还可以提供速度、航向、时间等信息，因此在车辆导航、航空导航、船舶导航等领域有着重要的应用价值。
同时，随着技术的不断发展，GPS定位方法也在不断改进，如引入了WAAS（Wide Area Augmentation System）等增强系统，提高了定位的精确度和稳定性。
总之，GPS定位方法是一种通过卫星信号来确定地理位置的技术。
它的原理简单清晰，应用广泛灵活，能够满足各种定位需求。
随着技术的不断发展，GPS定位方法将会在更多领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来更大的便利和效益。
卫星导航-定位误差
• 适用于局部区域
全球模型
• 适用于全球区域
大气层结构
对流层延迟
来自卫星的信号在穿过电离层后，即穿过平流层和对流层， 平流层和对流层中的粒子多数是中性离子，对频率低于 30GHz的无线电信号没有散射作用，即非色散性。对流层 的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关， 这也使得对流层折射比电离层折射更复杂。卫星信号在通 过对流层的过程中，不仅速度发生变化，而且传播方向也 发生变化，传播路径呈曲线。对流层折射的影响与信号的 高度角有关，观测卫星的高度角越小，则信号需经由较长 的路线才能穿过对流层，因而对流层对信号传播的影响越 大，在天顶方向(高度角为90°)的影响约2.3m，在地面方 向(高度角为10°)的影响可达20m。所以在应用卫星导航 时，通常避免观测高度角低于15°的卫星，以减弱对流层 的影响
呈现随机性。
测量误差的特性
测量的关键是与误差作斗争， 以求在一定条件下，获得误差影响 最小的、最优的测量结果。
测量误差的特性
粗差
• 特性 a. 异常性 b. 随机性
• 处理 a. 剔除 b. 采用“抗差估计”
测量误差的特性
系统性误差
• 特性 a. 固定性 b. 函数性 c. 累积性
• 处理 a. 模型化修正 b. “模型化参数”求解
电离层改正的经验模型简介
Klobuchar模型 由美国的J.A.Klobuchar提出 描述电离层的时延 广泛地用于GPS导航定位中 GPS卫星的导航电文中播发其模型参 数供用户使用
电离层
天顶方向 Z
中心电离层
约350km
电离层穿刺点 IP
电离层延迟的实测模型改正
基本思想 利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟 利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的 的TEC实测模型
精密单点定位的误差改正模型分析
精密单点定位的误差改正模型分析作者：曹金莲杨燕来源：《数字化用户》2013年第25期【摘要】GPS的发展是从相对定位方式向绝对定位方式，测量精度不断提高。
精度单点定位是一种绝对定位方式，其基本思路是消除各类误差对测量精度的影响。
本文首先分析了精度单点定位的原理，在此基础上，分析了影响精度单点定位的主要误差，论文最后分析了这些误差形成的原因以及改正方法。
【关键词】定位改正模型精密单点定位误差一、引言GPS技术的快速发展，使其在测量领域得到广泛的应用，GPS最初的定位方式主要采用相对定位，从码相对定位到RTK，GPS定位的精度在不断提高。
相对定位是采用多台接收机联测，根据多台接收机测量的双差，来消除接收机公共误差，这些误差包括钟差何卫星钟差等，也包含消除其他方面的误差。
这种方式的解算模型比较简单，并且定位精度也比较高，这主要是由于不需要考虑复杂的误差模型。
但相对定位的方式中，至少有一台接收机置于已知站上连续观测，使其作业效率降低，另外，在一些测量地区由于条件限制，同步测量条件很难满足，当基准站与用户站的距离增加时，由于流层延迟、电离层延迟的影响，要达到预期的测量精度，就必须延长观测时间。
绝对定位也称单点定位，单点定位方式早期也称为传统的单点定位方式，这种单点定位方式与精密定位不同，传统单点定位是利用码伪距观测值和卫星轨道参数误差以及卫星钟改正数误差，数据采集比较简单，用户只需在任意时刻用一台GPS接收机获得WGS284 坐标系中的三维坐标。
精密单点定位（ Precise Point Positioning，PPP）技术是由美国喷气推进实验室的Zumberge 等人在1997年首先提出的。
其基本思路是通过消除电离层延时的影响和观测方程中的地球自转参数，再根据给定卫星的轨道和精密钟差（可以由International GNSS Service，IGS组织提供），采用采用精密的观测模型，解算出精确坐标。
二、精密单点定位的主要误差影响精密单点定位的精确度的提高主要由于其有效地消除或者减弱了误差，它消除误差的方法不同于传统的方式，由于精密单点定位是采用非差观测值，因此不能通过组成分观测值的方式消弱或者消除。
手持GPS定位精度与误差的研究
手持GPS定位精度与误差的研究王克晓;李凤友;刘焕玲;邢卫军;任洪文【摘要】分别探讨在绝对定位和相对定位两种模式下手持式GPS定位的稳定性,得出合理的观测时间长。
通过不同时长的观测数据的对比分析给出：实时定位与长时间定位观测值之差在1m之内。
手持GPS绝对定位的准确度即测量的结果与其真实位置符合程度非常高,能够控制在亚米级的范围之内。
在卫星个数较多的情况下,实时定位的精度也能控制在亚米级的范围之内。
利用单点定位系统误差改正模型,消除或减弱某些误差后能得到更高的精度,使得单点定位精度达到半米之内甚至更高。
%The stability of handheld GPS positioning is discussed in two models：absolute and relative positioning.A reasonable observation time is long is drew.Throwgh different time comparative analysis of observational data can be obtained,real time positiony and long term observation of the difference between the values of 1 meter.Handleld GPS absolute positioning accuracy of the measurement results to its actual location can be controlled with the range of submeter level.While in multisatellite environment realtime positioning accuracy can be controlled within the range of submeter level,and accuracy of PPP system error correction model to eliminate or reduce some of the errors can reach half a meter or more.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2011(036)006【总页数】5页(P83-86,91)【关键词】定位精度;内符合精度;实时定位;误差改正【作者】王克晓;李凤友;刘焕玲;邢卫军;任洪文【作者单位】天津铁道职业技术学院,天津300240;天津铁道职业技术学院,天津300240;中国测绘科学研究院,北京100830;天津铁道职业技术学院,天津300240;山东黄金焦家金矿,山东莱州261441【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言手持式GPS是一种利用新一代卫星导航与定位系统，体积小巧、携带方便的定位导航设备，具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力［1－2]。
第6章GPS测量的误差来源及减弱措施
误差影响定位精度10-30 m接收机天线相位中心的偏移和变化消除或消弱各种误差影响的方法①•模型改正法–原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正–适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式–所针对的误差源•相对论效应•电离层延迟•对流层延迟•卫星钟差–限制：有些误差难以模型化改正后的观测值=原始观测值+模型改正•求差法–原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响–适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。
–所针对的误差源•电离层延迟•对流层延迟•卫星轨道误差•…–限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱消除或消弱各种误差影响的方法②消除或消弱各种误差影响的方法③•参数法–原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来–适用情况：几乎适用于任何的情况–限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计消除或消弱各种误差影响的方法④•回避法–原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响–适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。
–所针对的误差源•电磁波干扰•多路径效应–限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性6.1 GPS测量误差分类及对距离测量的影响与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差•对流层折射•电离层折射•多路径效应•星历误差•卫星钟差•相对论效应•接收机钟差•位置误差•天线相位中心的偏差及变化•各通道间的信号延迟误差•地球潮汐1.5-15m1.5-15m1.5-5m1. m6.2 与信号传播有关的误差电离层折射对流层折射多路径误差电离层中的气体分子由于大气折射效应）利用电离层改正)(2cos P T t P-π∑3ϕαDC =5ns T P =14hαn 和βn ：由导航tropion N δρδρλ++- 6.2.2对流层折射▪离地面高度40km 以下的大气层，是一种非电离大气层。
GPS导航定位误差详解
GPS导航定位误差详解GPS卫星导航定位，是基于被动式测距原理，亦即，GPS信号接收机被动的测量来自GPS卫星的定位信号和传播时延，而测得GPS信号接收天线相位中心和GPS卫星发射天线相位中心之间的距离（即站星距离），进而将它和GPS卫星在轨位置联合解算出用户的三维坐标。
由此可见，GPS卫星导航定位的误差主要分成下述的3大类。
（1）GPS信号的自身误差即认为得SA误差，简称卫星误差；（2）GPS信号从卫星传播到用户接收天线的船舶误差；（3）GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差，简称接受误差。
本节从基本概念入手，较详细地论述了GPS卫星导航定位测量的偏差和误差，以及他们的削弱方法，并论述了GPS 现代化对提高GPS卫星导航定位精度的作用和影响。
GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差广义而论，精度（accuracy）表示一个量的观测值与其真值接近或一致的程度，常以其相应值—误差（error）予以表述。
对GPS卫星导航而言，精度，直观地概括为同GPS信号所测定的载体在航点位与载体实际点位之差。
对于GPS卫星测地而言，精度，是用GPS信号所测定的地面点位与其实地点位之差。
现代卫星导航定位中几个常用的技术术语进行较详细地论述。
4.2.1 均方根差（RMS）均方根差，应文名为root mean square error，测绘界的中国学者将其称为“中误差”或曰“标准差”。
它的探测概率，是以置信椭圆（confidence ellipse，用于二维定位）和置信椭球（confidence ellispsoid，用于三维定位）来表述。
置信椭圆的长短半轴，分别表示二维位置坐标分量的标准差（如经度的σλ和纬度的σφ）。
一倍标准差（1σ）的概率值是68.3%，二倍标准差（2σ）的概率值为95.5%；三倍标准差（3σ）的概率值是99.7%。
许多中外文献所述的“精度”多为一倍标准差（1σ），且用“距离均方根差”（DRMS）表示二维定位精度，距离均方根差（DRMS），也称为圆径向误差（circular radial error）或曰均方位置误差，另有一些作者常采用“双倍距离均方根差”（2DRMS）。
GPS单点定位误差分析
GPS单点定位误差分析GPS（全球定位系统）是一种基于卫星技术的定位系统，被广泛应用于各种领域，如导航、地理调研、气象预测等。
然而，由于多种原因，GPS定位结果常常存在一定的误差。
本篇文章旨在分析GPS单点定位误差，并提出几种主要的误差来源。
GPS单点定位是通过接收卫星发射的信号并计算信号传播时间来确定接收器在空间中的位置。
然而，由于外界环境的影响，接收机本身的制造和使用等各种因素，GPS定位的准确性受到了一定的限制。
首先，与接收机相关的误差是GPS单点定位中最重要的因素之一。
接收机的制造质量、使用状态和校准程度会对定位结果产生直接的影响。
例如，接收机的内部信号处理能力不足，会导致数据质量下降；接收机的时钟漂移和频率稳定性问题，会使定位结果出现偏差。
其次，与信号传播相关的误差也是GPS定位中的主要问题之一。
由于地球大气层会对无线电波信号进行衰减、散射等影响，导致信号传播速度和路径出现变化，从而影响定位的精度。
其中，大气层延迟是GPS定位误差的重要来源之一，它与空气密度、湿度、温度等因素有关。
此外，卫星几何相关的误差也会对GPS定位结果造成一定的影响。
卫星的空间分布、发射时钟误差、轨道偏差等因素都会对信号传播时间计算产生影响，从而引入定位误差。
特别是当卫星轨道分布不均匀时，接收机可能无法接收到足够多的有效信号，从而导致定位的失败或者误差增加。
此外，在GPS单点定位过程中，往往还会遇到多路径效应、动态干扰、多径反射等现象。
多路径效应是指信号在传播过程中遇到了反射物体，导致接收机接收到多个路径上的信号，从而使得定位结果产生误差。
动态干扰是指外界的无线电频率干扰，如电源设备、通讯设备等，会对GPS信号的接收和处理产生干扰。
而多径反射则是指信号由于地物或建筑物的反射，会产生额外的传播路径，从而导致定位结果的不准确。
为了降低GPS单点定位误差，可以采用以下几种方法：1. 精确校准接收机：定期对接收机进行校准，修正其内部时钟的漂移，提高接收机的稳定性和精度。