称为电离层折射误差
GPS测量原理及应用备课课件(最新)第七章：GPS测量误差分析
卫星钟差可通过下式得到改正：
ts a0 a1(t t0 ) a2 (t t0 )2
式中t0为一参考历元，系数a0、a1、a2分别表示钟在t0时刻 的钟差、钟速及钟速的变率。这些数值由卫星的地面控制 系统根据前一段时间的跟踪资料和GPS标准时推算出来， 并通过卫星的导航电文提供给用户。
经上述钟差改正后，各卫星钟之间的同步差可 保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差不超过 6m。卫星钟差或经改正后的残差，在相对定位中可 通过差分法在一次求差中得到消除。
相对定位：
利用两站的同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定位影响的估算式为：
由卫星星历误差所引起的基线误差
卫星星历误差
基线长
卫星至测站的距离
3）削弱星历误差的方法：
卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟 的钟面时与GPS标准时间的误差。
卫星钟采用的是GPS 时，但尽管GPS卫星均设 有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），它们与理想的 GPS时之间仍存在着难以避免的频率偏差或频率漂 移，也包含钟的随机误差。这些偏差总量在1ms以 内，由此引起的等效距离可达300km。
对流层延迟的90%是由大气中干 燥气体引起的，称为干分量；其 余10%是由水汽引起的，称为湿 分量。由于大气层中的水汽分布 在时间和空间上变化很大，其折 射误差很难准确预测，所以湿分 量成为限制对流层延迟改正精度 的主要因素。
◆对流层对信号的影响与信号的高度角有关， 在天顶方向，信号穿过对流层的路线最短，其 时延值约为2.3m，随着天顶距的增加，时延也 加大，在地面方向最大，约为20m。 这对于 GPS导航和低精度定位而言可以满足其精度要 求，所以此时可以不考虑该项误差。但对高、 中精度的定位测量而言，则必须顾及对流层误 差，尤其是它对垂直分量影响较大，如果对流 层天顶时延有1cm的误差，则将导致垂直分量 产生3cm的误差。
GPS测量原理
GPS测量原理及应用GIS.洋2017/12/21 Thursday目录第一章绪论 (1)1.GPS全球定位系统的建立： (2)2.GPS全球定位系统组成： (2)3.GPS系统的特点： (2)4.*GPS、GALILEO、GLONASS（P10表1-4） (3)第一章坐标系统和时间系统 (3)2.1坐标系统： (3)2.2时间系统： (4)第三章卫星运动及星历 (4)3.1无摄运动 (4)3.2受摄运动 (5)3.3GPS卫星星历 (5)第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号 (6)4.1卫星导航电文 (6)第五章GPS卫星定位基本原理 (6)5.1GPS卫星定位的基本原理 (6)5.2定位方法 (6)5.3整周未知数No的确定 (9)5.4整周跳变的修复 (9)第七章GPS测量误差 (10)7.1 GPS测量误差源 (10)7.2与信号传播有关的误差 (10)第八章GPS测量设计与实施 (11)8.1 GPS测量的技术设计 (11)8.2 GPS测量外业准备 (13)8.3GPS测量外业实施 (13)8.4数据处理及测量结果的检核 (14)第九章GPS测量数据处理 (17)9.1数据处理 (17)第一章绪论1.GPS全球定位系统的建立：GPS：Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System,卫星测时测距导航/全球定位系统，是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能型、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
（原理：空间距离后方交汇）2.GPS全球定位系统组成：2.1 GPS卫星星座*基本参数：○1基本的卫星数为21+3（21颗工作卫星+3颗备用卫星）○2卫星轨道面的个数为6○3卫星高度为20200Km○4轨道倾角为55°○5运行周期为11h58min○6载波频率为1575.42MHZ和1227.60 MHZGPS卫星作用：1.向广大用户发送导航定位信息。
（完整版）GPS题库（完整版）
（完整版）GPS题库（完整版）⼀、名词解释春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运⾏时，黄道与天球⾚道的交点真近点⾓：在轨道平⾯上卫星与近地点之间的地⼼⾓距．升交点⾚经：在地球平⾯上，升交点与春分点之间的地⼼夹⾓．近地点⾓距：在轨道平⾯上近地点与升交点之间的地⼼⾓距．天球：指以地球质⼼为中⼼，半径r为任意长度的⼀个假想球体。
为建⽴球⾯坐标系统，必须确定球⾯上的⼀些参考点、线、⾯和圈。
岁差：指由于⽇⽉⾏星引⼒共同作⽤的结果，使地球⾃转轴在空间的⽅向发⽣周期性变化。
章动：北天极除了均匀地每年西⾏以外,还要绕着平北天极做周期性的运动。
轨迹为⼀椭圆。
极移：地球⾃转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表⾯上的位置随时间⽽变化的现象称为极移历元：在天⽂学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。
轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历：描述卫星运动轨道的信息预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电⽂传递给⽤户，经解码获得所需的卫星星历，也称⼴播星历后处理星历：是⼀些国家的某些部门根据各⾃建⽴的跟踪站所获得的精密观测资料，应⽤与确定预报星历相似的⽅法，计算的卫星星历。
绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质⼼）绝对坐标的⼀种⽅法。
相对定位：⽤⾄少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。
有静态相对定位和动态相对定位之分静态定位：接收机静置在固定测站上，观测数分钟⾄2⼩时或更长时间，以确定测站位置的卫星定位，是不考虑轨道的有⽆、决定点位置的定位应⽤。
动态定位：动态定位是以确定与各观测站相应的、运动中的、接收机载体的位置或轨迹的卫星定位。
伪距：由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的量侧距离。
由于卫星钟、接收机钟的误差以及信号经过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接收机的⼏何距离有⼀定的差值，因此称量侧距离的伪距。
测绘《卫星定位技术》试题
《卫星定位技术》试题与答案一、填空（10空,每空2分，共20分）1．GPS定位系统由__________、___________和用户接收三个部分构成。
答：空间卫星；地面监控。
2．双频接收机可以同时接收L1和____信号，利用双频技术可以消除或减弱___________ 对观测量的影响，定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。
答：L2；对流层折射。
3．利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为 _______定位和______定位；答：静态；动态。
4．GPS基准通常指的是位置基准、____基准和尺度基准。
答：方位。
5．我国组建的第一代卫星导航定位系统称为____________。
答：北斗卫星导航定位系统。
6．在一个六条边的同步环中，独立基线边有_____条。
答：5。
7．同一时段观测值的数据剔除率，其值应小于__。
答：10％。
二、请写出下列字母组合所对应的名词（5空，每空2分，共10分）1、GLONASS-( ) 答：格罗纳斯系统。
2、UTM- ( ) 答：横轴墨卡托投影。
3、SD -( ) 答：单差。
4、IGS- ( ) 答：国际GPS地球动力学服务组织。
5、ITRF-( ) 答：国际地球参考框架。
三、判断正误，并改错（6题，每小题1.5分,共9分）1、单点定位至少需要五颗卫星信号同时被接收。
答：（×），改为：单点定位至少需要四颗卫星信号同时被接收。
2、WGS-84坐标系是一种左手协议坐标系。
答：（×），改为：WGS-84坐标系是一种右手协议坐标系3、GPS信号都源于一个公用的102.3MHz基准信号。
答：（×），改为：GPS信号都源于一个公用的10.23MHz基准信号。
4、GPS接收机测定点在WGS84坐标系中的坐标差，这是绝对定位。
答：（×），改为：GPS接收机测定点在WGS84坐标系中的坐标差，这是相对定位。
北斗接收机定位误差分析
北斗接收机定位误差分析张明;顾晓雪【摘要】北斗导航系统是中国自主研制的卫星导航系统，能够为用户提供快速、精确的定位、授时功能。
通过阐述北斗定位原理，深入分析北斗定位误差的原因，采用北斗差分定位方法、电离层改进模型、对流层改进模型来改善北斗定位精度。
%Beidou navigation system is a navigation system of China. The navigation system can provide fast, acute positioning, timing for user. In the paper, we analyze the principle of Beidou positioning Error, and then propose some improved method to improve the positioning accuracy.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】4页(P40-43)【关键词】北斗定位;定位误差;定位原理【作者】张明;顾晓雪【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035;中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035【正文语种】中文【中图分类】V249.321 引言目前世界上存在的导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo 以及中国的北斗导航系统。
导航系统由空间部分、地面控制中心和用户终端3部分组成，是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻设备到多颗卫星之间的伪距离，定位被测设备的三维坐标，来实现导航定位。
目前北斗导航系统定位精度可达数10 ns的同步精度，其精度与GPS相当。
2 北斗定位原理及误差来源北斗定位的基本原理是测量出已知位置卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可确定接收机的具体位置[1]。
单差、双差、三差 2分解
1. 静态相对定位中，在卫星之间求一次差可有效消除或削弱的误差项为：AA. 卫星钟差B. 电离层延迟误差C. 星历误差D. 接收机钟差2. 什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？答：将直接观测值相减，所获得的结果被当做虚拟观测值，称为载波相位观测值的单差。
包括在卫星间求一次差，在接收机间求一次差，在不同历元间求一次差三种求差法。
在载波相位测量的一次求差基础上继续求差所获得的结果被当成虚拟观测值，称为双差。
常见的二次求差也有三种：在接收机和卫星间求二次差；在接收机和历元间求二次差；在卫星和历元间求二次差。
二次差仍可继续求差，称为求三次差。
只有一种三次差，即在卫星、接收机和历元间求三次差。
考虑到GPS定位的误差源，实际上广为采用的求差法有三种：在接收机间求一次差，在接收机和卫星间求二次差，在卫星、接收机和历元间求三次差。
他们各自的特点分别是：1）在接收机间求一次差：可以消除卫星钟差；接收机钟差参数数量减少，但并不能消除接收机钟差；卫星星历误差、电离层误差、对流层延迟等的影响也可得以减弱。
2）在接收机和卫星间求二次差：卫星钟差被消去；接收机相对钟差也被消去；在每个历元中双差观测方程的数量均比单差观测方程少一个；参数较少用一般的计算机就可胜任数据处理工作。
3）在卫星、接收机和历元间求三次差：在二次差的基础上进一步消去了整周模糊度参数，但这并没有多少实际意义；三差解是一种浮点解；三差方程的几何强度较差。
一般在GPS测量中广泛采用双差固定解而不采用三差解，通常仅被当做较好的初始值，或用于解决整周跳变的探测与修复、整周模糊度的确定等问题。
3.为什么在一般的GPS定位中广泛采用双差观测值？答:由于双差观测存在以下的优点:消去了卫星钟差；接收机相对钟差也被消去；在每个历元中双差观测方程的数量均比单差观测方程少一个；参数大大减少,用一般的计算机就可胜任数据处理工作。
4.为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？答:在载波测量中,多余参数的数量往往非常多，这样数据处理的工作量十分庞大，对计算机及作业人员的素质也会提出较高的要求。
rtk_电离层_误差方案_概述说明以及概述
rtk 电离层误差方案概述说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在探讨RTK电离层误差方案的概述和说明。
RTK技术是一种利用全球定位系统（GPS）进行高精度实时定位的方法，在许多领域都有重要应用，如地理测量、导航和农业等。
然而，电离层对于RTK定位结果的准确性和稳定性有着显著影响，并且会引起伪距观测值延迟。
为了解决这个问题，已经提出了各种电离层误差补偿方案。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述。
首先，我们会介绍什么是RTK技术以及电离层对其定位结果的影响。
然后，我们将详细探讨现有的电离层误差补偿方案，包括基于GPS宽巷模糊度解算方法、基于多系统组合观测数据优化估计方法以及其他相关方法和改进措施。
最后，在结论与展望部分，我们将总结关键要点，并讨论目前存在的问题和挑战，并展望未来发展方向。
1.3 目的本文旨在对RTK电离层误差方案进行全面而详尽的概述和说明。
通过对各种电离层误差补偿方案的介绍和分析，我们希望读者能够更好地理解电离层误差在RTK定位中的影响，以及如何有效地减小这些影响。
同时，我们也希望为未来的研究和发展提供一些启示和参考。
2. RTK电离层误差方案概述说明2.1 什么是RTK技术在开始详细介绍RTK电离层误差方案之前，我们首先需要了解什么是RTK技术。
RTK（Real-Time Kinematic）技术是一种实时动态定位技术，可用于测量和监测对象的精确位置和运动状况。
它利用全球定位系统（GPS）或其他卫星导航系统的信号进行高精度定位。
2.2 电离层对RTK定位的影响电离层是地球大气层中的一个部分，由于其中存在自由电子，会对电磁波传播产生影响。
这些影响包括信号延迟、折射和散射等。
而对于RTK定位来说，电离层误差可能导致位置定位的不准确性。
因此，在实际应用中，需要针对这种影响制定相应的电离层误差补偿方案。
2.3 现有的电离层误差补偿方案为了抵消电离层对RTK定位结果的影响，已经提出了一些有效的电离层误差补偿方案。
gps期末复习试题库及答案
一、填空1、RTK 数据链发送的是基准站载波相位观测量和坐标。
2、码相位测量测定的是测距码从卫星到接收机的传播时间。
3、采用后处理星历代替广播星历可减弱卫星星历误差影响。
4、双差模型可消除接收机钟差误差影响。
5、电离层影响，白天是晚上的 5 倍。
6、电离层影响，夏天是冬天的 4 倍。
7、电离层影响在一天中的中午最强。
8、对流层影响与温度、气压和湿度有关。
9、卫星信号由多条路径到达接收机而引起的误差叫多路径误差。
10、测站点远离水面，以避免多路径误差影响。
11、抑径板可减弱多路径误差影响。
12、抑径板是通过遮挡反射信号来减弱多路径误差的。
13、各接收机定向标志同时朝北，可消除相位中心偏影响。
14、点位误差随精度衰减因子的增大而增大。
15、精度衰减因子用英文缩写 DOP 表示。
16、HDOP 表示水平位置精度衰减因子。
17、PDOP 表示空间位置精度衰减因子。
18、精度衰减因子与卫星的空间分布有关。
19、两同步观测的测站上的单差相减叫双差。
20、实时伪距差分定位也叫 RTD 。
21、实时载波相位差分定位也叫 RTK 。
22、参考站向流动站发射差分信号。
23、差分定位有数据链相对定位没有。
24、97 规程规定的四等 GPS 基线的固定误差是 10mm 。
25 、97 规程规定的四等 GPS 基线的比例误差系数是10ppm 。
26、网中的三个已知点坐标可用来解算大地坐标转换的7 个参数。
27、由同步观测基线构成的闭合环叫同步环。
28、由非同步观测基线构成的闭合环叫异步环。
29、五台接收机同步观测的基线数为 10 。
30、五台接收机同步观测的独立基线数为 4 。
31、同步图形扩展方式有点连式、边连式和网连式。
32、相邻两个同步图形有 2 个公共点的连接收方式叫边连式。
33、GPS 网测量中所用接收机必须具有载波相位观测功能。
34、四等 GPS 网的重复设站数应不少于 1.6 。
35、97 规程规定，各等级 GPS 网观测时， PDOP 宜小于 6 。
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GPS卫星导航定位误差的量级
误差源 卫星 误差 传播 误差 星历误差 星钟误差 电离层时延改正误差 电离层时延改正模型误 差 对流层时延改正模型误 差 P码伪距 无SA 5m 1m cm~dm --dm 有SA 10~40m 10~50m cm~dm --dm C/A码伪距 无SA 5m 1m cm~dm 有SA 10~40m 10~50m cm~dm
2~100m 2~100m dm dm
多路径误差
接收 误差 观测噪声误差 内时延误差
1m
0.1~1m dm~m
1m
0.1~1m dm~m
5m
1~10m m
5m
1~10m m
天线相位中心误差
mm~cm
mm~cm
mm~cm mm~cm
（一）与卫星有关的误差
星历误差（卫星轨道误差） GPS卫星星历误差是指卫星星历所提供的卫 星空间位臵与实际位臵的偏差。
第五章 GPS信号的误差
地理系张玉红
L1 C/A P1 P2 D (t) L2
一、常见术语
GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差
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。
偏差（bias）
如卫星时钟偏差和卫星时钟误差。 星钟偏差是每一颗GPS卫星的时钟相对于GPS时间系统 的差值，它和钟差(a0)、钟速(a1)、钟速变化率(a2)、参考时 元、观测时元等有关。它依据GPS卫星导航电文第一数据块 所提供的时钟多项式的A系数计算出来。 而星钟误差是此时钟多项式系数代表性误差的综合影响。 再如电离层和对流层对GPS卫星测量的影响。 偏差是电离层/对流层效应导致的附加时延改正。 误差是附加时延改正的非真实性和非实径性而引起的。
2、削弱卫星星历误差影响的方法和措施 （P118）
（1）建立自己的跟踪网提供精密星历 广播星历亦称预报星历,由其计算卫星的位臵精 度约为20m～40m,有时可达80m。而精密星历的精 度一般可达10-7,甚至更高。因此在进行精密GPS测 量定位时如有可能应使用精密星历。另外建立自己 的跟踪网对卫星进行独立定轨，提供精密星历也可 以免受美国有关政策的影响。
GPS导航定位精度
名称 二维位臵测量精度 高程测量精度 时间测量精度 SPS精度
±100m（95%） ±156m（95%） ±0.34μs（95%）
PPS精度
不低于±22.0m（95%） 不低于±27.7m（95%） 不低于±0.20μs （95%）
注：SPS，standard positioning service； PPS，precise positioning service。
t a0 a1 t t0 a2 t t0
2
其中 t0 和数学同步误差：
一般在20ns以内 6m的距离误差！
※这样的误差对于一般导航,即可忽略不计。
※但对于测量定位则必须利用求站间一次差 分的方法来进一步消除。
相对论效应误差
二、GPS卫星导航定位的主要误差
mp = PDOP * mρ
式中：PDOP---三维位臵几何精度因子，对于24颗GPS 卫星组成的GPS星座，PDOP的最大值为18，而其最小值 为1.8。 mρ---站星距离的测量误差。
卫星误差：GPS信号的自身误差及人为的 SA误差。主要包括星历误差、星钟误差、 相对论效应误差和地球自转效应误差。 传播误差：GPS信号从卫星传播到用户接 收天线的传播误差。主要包括电离层时延 改正误差、对流层时延改正误差、多路径 误差。 接收误差：GPS信号接收机所产生的测量 误差。主要包括观测噪声误差、内时延误 差和天线相位中心误差。
对于GPS卫星而言，RS=26560km。故知广 义相对论导致GPS卫星频率的增加值为 ΔfsGPS=5.284*10-10f
※可见因受广义相对论效应的影响,使卫星钟 比地球上的同类钟走快了(频率变大了)。
（1）卫星星历误差的来源。 （2）卫星星历误差的大小取决于地面跟踪系统的 质量（星历推算模型的完善程度以及跟踪站对卫星 进行跟踪观测的精度）。 （3）在一观测时间段内其属系统误差(起始数据误 差 )。 （4）在GPS测量定位中是一重要的误差源。
1、卫星星历误差对测量定位的影响
（1）对单点定位的影响 绝对定位中产生几十米到一百米的误差. （2）对相对定位的影响 小于100米,但随着距离增加,卫星星历 误差不断增大.
相对论效应是指由于卫星钟和接收机
钟所处的状态(运动速度和重力位)不同而使 两钟产生相对误差的现象。
依据爱因斯坦的狭义相对论，在惯性参考系中， 以一定秒速运行的时钟，相对于同一类型的静止 不动的时钟，存在着时钟频率之差，其值为：
Δfs = fs – f = -f Vs2/2C02
式中： fs ---卫星时钟的频率； f ---同类静止的时钟频率 ； Vs ---卫星的运行速度； C0---真空光速。
（2）轨道松弛法：在平差模型中将星历中给 出的卫星轨道参数作为未知数纳入平差模 型，通过平差同时求得测站位臵及轨道偏 差改正数。 （3）利用同步观测值求差分 当两站距离较近时效果非常好,但基线的 相对精度随距离的增加而降低。
卫星时钟误差
物理同步误差: 一般在1ms左右； ※1ms的钟误差 300Km的距离误差！ 可利用下面公式进行改正:
若用GPS卫星的运行速度Vs=3874m/s，而 C0=299792458m/s，则可算得GPS卫星时 钟相对于地面同类时钟的频率之差是
ΔfsGPS=-8.349*10-11f
※可见因受狭义相对论效应的影响,使卫星钟 比地球上的同类钟走慢了(频率变小了)。
依据爱因斯坦的广义相对论，在空间强引力场中 的振荡信号，其波长大于在地球上用同一方式所 产生的振荡信号波长，即前者的谱线向红端移动， 其值为 Δfss = μf/C02（1/RE – 1/RS） 式中：μ---地球引力常数，且已知 μ=3.986005*1014m3/s2 RE---地球的平均曲率半径，且RE=6378km； RS---卫星向径。