GPS主要误差源及补偿方法讲解
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与校正方法

GPS定位系统在测绘中的误差与校正方法导言随着科技的不断发展,全球定位系统(GPS)在测绘领域中扮演着越来越重要的角色。
然而,由于多种原因,GPS定位系统在测绘过程中可能存在一定的误差。
了解这些误差以及相应的校正方法对于确保测绘结果的准确性至关重要。
误差来源GPS定位系统在测绘过程中的误差可能来自多个方面,包括天线高度、大气延迟、多径效应、钟差、轨道误差等等。
这些误差源可以归结为系统误差和随机误差两类。
系统误差是由于GPS系统本身的特点或者用户设备的特殊性引起的,例如天线高度误差可能导致信号衰减,从而影响定位精度。
解决系统误差主要依赖于设备的校正和改进。
随机误差是由于环境和人为因素而引起的不可预测的误差。
这些误差通常是临时性的,难以完全避免。
然而,通过采用合适的数据处理方法和统计模型,可以在一定程度上减小随机误差对测绘结果的影响。
误差校正方法1. 信号补偿信号补偿是校正GPS定位系统误差的一种常见方法。
例如,大气延迟是导致定位误差的一个主要因素。
通过测量大气延迟并进行相应的补偿,可以显著提高定位精度。
这可以通过使用大气模型和天气观测数据来实现。
2. 数据处理技术数据处理技术对于校正GPS定位误差也起着至关重要的作用。
其中,差分定位是一种常用的技术。
差分定位利用有两个接收机,一个处于已知位置的参考站点,另一个处于测量位置的流动站点。
通过对两个接收机接收到的信号进行比较,可以得到一个差分修正值,从而消除了两个接收机之间的共同误差。
此外,数据滤波技术也可以被用来减小随机误差的影响。
数据滤波可以通过使用滤波器对收集到的数据进行处理,去除异常值和噪声,从而提高定位精度。
3. 多系统融合多系统融合是另一种校正GPS定位误差的方法。
目前,除了GPS系统外,全球导航卫星系统(GNSS)还包括其他系统,例如格洛纳斯(GLONASS)和伽利略(Galileo)。
通过使用多个系统提供的定位信息,可以显著提高定位精度并减小误差。
GPS定位误差及修正算法

相对论效应修正
虽然经过上述改正,但是相对论效应所产生的时 间偏移并非常数,对于某一给定偏心率e的GPS卫 星,一阶相对论效应改正如下:
F e为偏心率,
2
c2
其中, = 3.986005E+14m3/sec2;
C=2.99792458E+8 m/sec; F=-4.442807633×10-10 s / m
tj是卫星j的信号传播时延。
对流层误差及修正
对流层,是离地面高度50km以下的大气层, 且是一种非电离大气层,它包括对流层和 平流层。对流层传播时延是电磁波信号通 过对流层时,其传播速度不同于光速所引 起的延时,通常可以将其分为两部分,及 干大气成分和湿大气成分。在低仰角是它 可达到200米,其中干大气成分约占8090%,使用一定的模型可以改正这一成分 的95-98%.湿大气成分是对流层延迟改正的 主要误差源。
各颗卫星的星钟误差 修正如下式:
a 其中, 0, a1, a 2, toc,都可以从导航电文中得到。
a0
:相对于GPS时系的时间钟差;
a1 :相对于实际频率的偏差系数(钟速) a2
:时钟频率的飘移系数(钟速变换率,及钟漂); :第一数据块的参考时间
t oc
相对效应误差
相对效应是每颗GPS卫星的时钟相对于 GPS时系的差值。由于相对论效应卫星时钟 比地面时钟走得快,每秒约差488微秒。为了 消除它的影响,将卫星时钟的10.23MHz标频 减小到10.22999999545MHz的实际频率。
GPS系统概述
四、 GPS定位误差及修正算法
在GPS测量中,影响测量精度的主要误差 按照来源分:与卫星有关的误差、与信号 有关的误差、与接收设备有关的误差;
GPS系统误差来源的分析

GPS系统误差来源的分析GPS系统误差是实际测量值和理论值之间的差异,其来源多种多样。
本文对GPS系统误差及其来源做了详细的分析。
GPS系统误差的种类GPS系统误差可以分为以下几种:1.时间误差:GPS卫星所用的原子钟是非常准确的,但是由于信号传输的延迟,因此接收到的时间并不完全准确。
时间误差是GPS系统误差中最大的误差之一,但是它对绝大多数应用没有太大的影响。
2.位置误差:GPS接收器既会受到卫星的信号,也会受到周围的干扰,从而导致位置误差。
位于建筑物、树林或其他高墙障碍物下,会影响GPS接收器接收卫星信号的质量。
3.大气误差:大气对GPS信号的传播有影响,特别是在低空位置。
大气误差可分为两类:大气延迟和大气层折射。
4.稳健性误差:稳健性误差是由于GPS接收器由于物理性质而引起的误差。
GPS系统误差来源的分析时间误差时间误差主要来自于卫星的钟差和接收器的钟差。
卫星的原子钟是非常精确的,但是在太空中也会受到各种因素的影响,比如温度变化和微小的摩擦。
接收机的时钟则存在由于计时电路的误差而导致的钟差。
因此,时间误差可能会发生在卫星的发射端和接收器的接收端。
位置误差位置误差可能会受到以下几个因素的影响:•卫星几何,即卫星在天空中的位置;•多径传播,即信号从卫星到接收器的过程中经历的多路径散射;•区域位置和地形,包括建筑物、树木等构成的障碍物;•反射,如信号被地面反射,可能会导致误差。
大气误差大气误差是指信号在穿过大气层时,由于大气密度和温度的变化,从而改变导致信号传输速度,导致信号传播路径异常。
具体来说,大气误差包括:1.电离层误差:正电离层和负电离层之间的电荷分布不同,因此GPS信号的速度会在这两个层之间产生不可预测的变化。
2.大气折射:大气中的密度变化会导致信号弯曲,因此可能会导致接收器计算的位置不准确。
稳健性误差稳健性误差是由于GPS接收器本身的物理特性和其它处理方式的固有差异而产生的误差。
这些误差包括:1.系统噪声:包括前置放大器、混频器、数据转换电路等使接收器噪声功率增加的部分。
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、北斗对时误差机理
gps、北斗对时误差机理摘要:1.GPS 与北斗系统简介2.对时误差的概念与影响因素3.GPS 与北斗对时误差的机理4.减小对时误差的方法5.总结正文:一、GPS 与北斗系统简介全球定位系统(GPS)是美国研发的一种卫星导航定位系统,广泛应用于军事、民用等领域。
我国自主研发的北斗卫星导航系统,也称为中国卫星导航系统,为全球用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。
二、对时误差的概念与影响因素对时误差是指两个时钟之间显示的时间之间的差异。
对时误差的影响因素包括卫星信号传播时延、卫星钟差、接收机钟差、多路径效应等。
三、GPS 与北斗对时误差的机理1.卫星信号传播时延:卫星信号从发射到接收需要经过一定的距离,信号传播时延是导致对时误差的主要原因之一。
2.卫星钟差:卫星上的原子钟与地球上的基准时钟之间存在一定的差异,称为卫星钟差。
卫星钟差的大小和变化会影响对时误差。
3.接收机钟差:接收机内部的时钟与卫星信号到达时间之间的差异,也会产生对时误差。
4.多路径效应:信号在传播过程中,遇到建筑物、地形等障碍物,会产生多路径效应,导致信号的相互干扰,从而影响对时误差。
四、减小对时误差的方法1.提高卫星信号质量:通过优化卫星信号的传播路径,减少信号遮挡和干扰,从而减小对时误差。
2.提高卫星钟精度:通过技术手段提高卫星原子钟的精度,减小卫星钟差,降低对时误差。
3.接收机端优化:接收机内部时钟的精度和稳定性对对时误差有重要影响,通过选用高精度的接收机时钟、优化接收机算法等手段,减小接收机钟差,降低对时误差。
4.差分定位技术:通过地面基准站与用户站之间的差分定位技术,实时计算和补偿对时误差,从而提高对时精度。
五、总结GPS 与北斗对时误差主要来源于卫星信号传播时延、卫星钟差、接收机钟差和多路径效应。
减小对时误差的方法包括提高卫星信号质量、提高卫星钟精度、接收机端优化以及差分定位技术等。
gps误差种类以及如何解决误差问题
解决方法
t s a 0 a1 ( t t 0 ) a 2 ( t t 0 )
经以上改正后,各卫星之间的 同步差可以保持20ns以内,因 此偏差不会超过6m
2
Format
3。相对论效应
• 是由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同
而引起卫星钟和接收机钟之间产生的相对 钟误差现象
Shopping behavior
亲
GPS测量误差有哪些?如何 解决呢? 测绘112班
Research launched for: The Coca-Cola Retailing Research Council Latin America by: McKinsey&Company
总而言之,误差大体分为三类
1.信号有关误差 2.卫星有关误差 3与接收机有关的误差 4.其他误差
EXAMPLE
1.采用上述对流层模型 加以改正,其气象参 数在测站直接测定
2.引用描述对流层影响 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 4利用水汽辐射计直接测 定信号传播的影响
Source: Team analysis 6
第一类误差中 (3)多路径误差
o
卫星
s
卫星 s
EXAMPLE
Source: Consumer survey, team analysis
11
第三类误差
与接收机有关的误差
I
接收机钟误 差
。 通过在卫星间求一次 差来消除接收机的钟差
1把每个观测时刻 的接收机钟差当做 一个独立的未知数,在 数据处理中与观测站 的位置参数一并求解
认为各观测时刻的接 收机钟差间是相关的, 将接收机钟差表示为 时间多项式,并在观 测量的平差计算中求 解多项式的系数
GPS定位的误差来源
GPS定位的误差来源GPS定位的误差来源GPS在实际⽣活中为我们带来许多便利,其最主要的功能来⾃于本⾝的精准定位。
⽆论是车载导航仪为我们指路导航,还是⼿持机为我们提供精确的经纬度⽤来指明⽅向,以及GPS产品在⼯业上、物流业中甚⾄诸多⾏业中带来实际应⽤效果,都证明了GPS产品的定位精准性是其应⽤⼴泛的重要⽀柱。
但是在实际使⽤当中,GPS的定位精度未必会让我们满意,GPS产⽣位置漂移和位置偏差现象的原因是什么?GPS定位的误差来源有哪些呢?在什么情况下能避免此类现象的发⽣呢?下⾯, 简单介绍GPS测量的误差来源及处理⽅法。
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。
在GPS测量中, 影响测量精度的主要误差来源可分为三类:与GPS卫星有关的误差、与信号有关的误差、与接收设备有关的误差。
如果根据误差的性质分类,可分为系统误差和偶然误差两种。
其中, 偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差;系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及⼤⽓层折射的误差等。
系统误差⼀般可以通过某些措施予以减弱和修正,常见的⽅法有:( 1)引⼊相应的未知参数, 在数据处理中连同其他未知参数⼀起解算;( 2)建⽴系统误差模型,对观测值加以修改;( 3)将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差,以减弱或消除系统误差的影响; ( 4)简单地忽略某些系统误差的影响。
⼀、与GPS卫星有关的因素⼴播星历误差( 轨道误差)是当前GPS 定位的重要误差来源之⼀。
卫星星历是GPS 卫星定位中的重要数据。
由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。
GPS 卫星的⼴播星历是由全球定位系统的地⾯控制部分所确定和提供的, 经GPS 卫星向全球所有⽤户公开播发的⼀种预报星历, 其精度较差。
SA 政策取消后, ⼴播星历所给出的卫星的点位中误差为5~ 7m。
GPS测量中的常见误差分析与控制方法
GPS测量中的常见误差分析与控制方法GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是基于卫星导航的定位技术,广泛应用于航海、地质勘探、测绘等领域。
然而,在实际使用中,GPS测量中常常存在误差,这些误差可能会影响测量结果的准确性与可靠性。
因此,对GPS测量中的常见误差进行分析与控制是非常重要的。
首先,我们来分析GPS测量中的常见误差类型。
主要的误差类型包括:天线相位中心偏移误差、信号传播速度误差、多径效应、大气延迟误差和钟差等。
下面我们一一进行分析:1. 天线相位中心偏移误差:天线作为GPS接收机的输入端,如果天线的相位中心与接收机定位点不重合,就会引入相位中心偏移误差。
这会导致测量结果在高程方向上产生偏差。
为了控制这种误差,可以通过校准天线相位中心来减小误差的影响。
2. 信号传播速度误差:GPS测量是基于接收到卫星发射的信号来计算距离的,而信号传播速度的误差会导致距离测量的偏差。
这主要与大气密度、温度和湿度等因素有关。
为了减小这种误差,常见的方法是采用差分GPS技术,通过同时观测一个已知坐标点上的控制接收机与流动接收机接收到的GPS信号,从而减小误差的影响。
3. 多径效应:多径效应是指GPS信号到达接收机时,除了直射路径外,还经过了其他路径的反射导致信号时间延迟。
这会导致距离测量的误差。
为了控制多径效应,可以选择开阔的测量环境,避免信号反射,或者采用自适应滤波等技术来抑制多径干扰。
4. 大气延迟误差:大气延迟误差主要是指GPS信号在穿过大气层时,由于大气折射效应而导致的误差。
这会引起距离测量的偏差。
为了减小大气延迟误差的影响,通常可以通过接收多个卫星信号来进行差分定位,从而减小误差的影响。
5. 钟差:GPS测量中的时钟误差会导致卫星与接收机之间的时间差量测量的误差。
为了控制钟差误差,可以利用差分技术进行校正,或者采用精密的时钟来减小误差。
综上所述,针对GPS测量中的常见误差,我们可以采取一系列措施来进行误差的分析与控制。
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GPS主要误差源及补偿方法学院:电子信息工专业年级:自动130姓名:熊宇学号1321205时间20101小组:熊峰、熊宇豪、张GP主要误差源及补偿方GP测量误差按其生产源可大部分:与卫星有关的误差,包括卫星时钟误差卫星星历误差和相对论效应误差;与信号传播有关的误差,包括电离层折射误差对流层折射误差和多路径效应误差;与接收机有关的误差,主要包括接收机时钟差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差关键词GP,误差源GP观测中的误差分1与卫星有关的误差:卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差2与信号传播有关的误差:电离层折射误差、对流层折射误差、多路效应误差3与接收机有关的误差:接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机线相位中心位置误差另外在进行高精GP测量定位进行地球动力学等方面的研,通常还该考虑与地球整体运动有关的误差,如地球自转和地球潮汐的影响等。
按误差的质进行区分,上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。
例如,卫星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差,而路径效应误差等是属于偶然误差。
其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多,所以说系统误差应该是进GP测量定位时的主要误差源1.2、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施1.建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。
理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析,并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。
经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究,并经过拟合而建立起来的误差改正模型。
而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。
2.选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中,有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。
例如,多路径效应误差的影响是比较复杂的,这与观测站周围的环境有很大的关系。
要削弱多路径效应误差的影响,一是选择功能完善的接收机天线;二是在选择GPS点位时远离信号源和反射物。
3.利用同步观测的方法,并对相应的同步观测值求差分,研究和分析误差对观测值或平差结果的影响情况,制定合理的观测方案和采取有效的数据处理方法。
通过对相应的观测值求差分来消除或削弱一些误差的影响。
4.引入相应的参数,在GPS测量定位中。
将某些参数设为未知参数,而将卫星提供的参数值作为未知参数的初始值。
在数据处理中与其他未知参数一起进行解算,从而达到削弱误差的影响,提高测量定位结果精度的目的。
3、各种误差对导航和测量定位的影响以及消除措施3.1与卫星有关的误差与卫星有关的误差包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差。
3.1.1卫星时钟误差1.卫星时钟误差通常是指卫星时钟的时间读数与GPS标准时间之间的偏差。
虽然在每颗GPS卫星上都装备有原子钟(铯原子钟和铷原子钟),但是随着时间的积累,这些原子钟与GPS标准时间也会有难以避免的偏差和漂移。
通常卫星时钟的偏差总量约在1ms以内(该项误差通常也称为物理同步误差),由此产生的等效距离误差可达300km左右。
对于卫星时钟的这种偏差,GPS系统是利用地面监控系统对卫星时钟运行状态进行连续的监测而精确确定的,并以二阶多项式的形式予以表示,为时刻卫星的钟差、a ta,001为时刻钟速,a为钟速的变化率,这些参数是由地面监控系统的主控站测定,并通过卫星的t20导航电文提供给用户使用。
计算卫星时钟读数的改正数并加以改正,改正后通常能保证卫星时钟与GPS标准时间的同步误差在20ns以内(该项误差通常也称为数学同步误差),由此产生的等2.效距离误差不会超过6m。
要想进一步削弱卫星时钟残差对测量定位的影响,可以在不同的观测站上对同一颗卫星进行同步观测,并将相应的同步观测值进行求差分处理。
2.在GPS测量中一般可采用下列方法解决钟误差:(])忽略卫星钟的数学同步误差在导航和低精度单点定位中,由于测码伪距观测值的精度本来就较低,对卫星导航定位结果的精度要求也不高,因而在进行数据处理时通常就不顾及卫星钟的数学同步误差,根据卫星导航电义中给出的钟参数,用(3—2)式求得△t值,把它当成是卫星钟的钟差。
在这种情况下观测方程中只含4个未知参数:观测瞬间用户的三维坐标及接收机钟的钟差。
(2)利用测码伪距单点定位法来确定接收机钟的钟差利用测距码来测定从卫星至接收机的距离,根据卫星导航电文中给出的参数来确定观测瞬间卫星在空间的位置以及卫星钟的钟差,据此即可用单点定位法解得观测瞬间接收机钟的钟差,精度估计可达0.1-0.2ps。
利用上述方法确定的接收机钟差在计算卫星在空间的精确位置及各种改正数时被广泛使用。
(3)通过其他渠道获取精确的卫星钟差值在某些应用中,例如利用载波相位观测值进行精密单点定位(PPP—Preci,。
PointPos山。
·nmg)时,观测值的精度很高,对定位结果的精度要求也很高,自然对卫星钟差也会提出很高的要求。
(4)通过观测值相减来消除公共的钟差项利用载波相位观测值进行相对定位时,观测值和定位结果的精度都很高。
3.1.2卫星星历误差1.卫星星历误差(卫星的轨道误差)是指由卫星星历计算得到的卫星空间位置与卫星在空间的实际位置之差。
要估计和处理卫星星历误差一般是比较困难的,主要原因在于,卫星在运行过程中要受到多种摄动力的复杂影响,利用地面监控系统对卫星进行监测,难以可靠地、准确地测定这些作用力,且无法掌握它们的作用规律,所以在星历预报时会产生较大的误差。
在一个观测时段内卫星星历误差具有系统误差的特性,应该属于起算数据误差。
2.GPS卫星的广播星历和精密星历精密星历全球定位系统是美国国防部研制、组建、管理的一个卫星导航定位系统。
系统的导航定位精度(含相应的广播星历精度)是根据军方用户的需要来确定的,并非以追求最高的精度为目的。
精密星历则是为满足大地测量、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(目前IGS也开始提供精密预报星历,以满足高精度实时定位用户的需要):目前的GPS精密星历主要有两种:由美国国防制图局(DMA)生产的精密星历以及由国际GPS服务(1GS)生产的精密星历:前者的星历精度约为2m;后者的星历精度则优于5m。
(1)卫星星历误差对单点绝对定位的影响,在观测站上利用接收机接收GPS卫星信号获得伪距观测值,并根据卫星星历提供的卫星位置坐标进行单点绝对定位,卫星的位置误差,对观测3.站位置坐标和接收机时钟的影响取决于卫星的位置误差的大小,而具体的配赋方式则与卫星至观测站的几何图形有关。
卫星星历误差对观测站位置坐标的影响通常可达数米、数十米,有时甚至可达百米左右。
(2)卫星星历误差对相对定位的影响。
利用相邻两个观测站受卫星星历误差影响的相关性,将相应的观测量求差分可以有效地消除卫星星历误差影响的共同部分,从而获得高精度的相对坐标,达到削弱卫星星历误差影响。
2.削弱卫星星历误差影响的方法和措施:(1)采用精密星历,在高精度的应用领域中,可使用精密星历。
(2)采用相对定位模式,对于进行长距离、高精度GPS测量定位,应该使用高精度的精密星历。
一方面可以向有偿提供精密星历的部门预订,另一方面可以建立GPS卫星跟踪网,进行独立定轨,自己提供高精度的精密星历,满足精密GPS测量定位的要求。
这样不仅可以摆脱在非常时期受美国政府有意降低卫星广播星历精度的影响,而且还可以向实时动态测量定位的用户提供无人干扰的预报星历。
3、相对论效应,相对论效应误差是指由于卫星上的时钟和地球上的时钟所处的状态(主要是指运动速度和重力位)不同而引起的卫星时钟与地球上时钟产生相对钟误差的现象。
由于相对论效应误差取决于卫星时钟所处的状态——卫星的状态,而且相对论效应误差是以卫星时钟误差的形式出现的,所以将相对论效应误差归入与卫星有关的误差。
该误差对测距码伪距观测值和载波相位测量观测值的影响是相同的。
4.2=5.284X10fo.这表明:由于广义相对论效应的影响,卫星将各数值代入(4-8)式中,可得f△上的时钟比地球上的同类时钟走得快。
3.相对论效应影响的处理,从以上具体数值可以看出:就GPS卫星而言,广义相对论效应的影响比狭义相对论效应的影响要大得多,而且它们的符号相反。
事实上卫星上的时钟是同时受到广义相对论效应和狭义相对论效应的共同影响,所以总的相对论效应的影响应该为由此可见:由于相对论效应的影响,同一台时钟当它位于GPS-10fo。
所以要解决相对论效应的影响,最简.449X10卫星上的频率比在地球表面上时要增加4 -10fo。
因为GPS.449×10卫星上时GPS单的方法即是在制造卫星时钟时应该先将其频率降低4钟的标准频率应该为10.23MHz,那么GPS卫星的时钟在厂家生产时应该把频率调为-10)=10.22999999545MHz这样,当该时钟随GPS卫星进入轨道运.23MHz×(1—104.449×10行并受到相对论效应影响后,其频率正好变为标准频率10.23MHz。
在此应该说明,实际上由于GPS卫星的运行轨道是一个椭圆,因此卫星离地心的距离r以及卫星在惯性坐标系中运动的速度K均是随时间变化的,是时间的函数。
于是可以将相对论效应误差看成是卫星轨道为圆时的相对论效应和卫星的非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差5.项的总和。
在实际应用GPS定位时,采用预先将卫星时钟频率降低4.449×10一‰的方法来克服圆轨道时相对论效应的影响;对于非严格圆轨道引起的一个微小的附加偏差,由计算式加以改正。
所以经上面方法改正后仍然存在残差,残差最大值可达70ns,其对卫星时钟钟速的影响可达0.01ns/s,这一项误差在进行高精度GPS测量定位中应该予以考虑。
3.2与信号传播有关的误差与信号传播有关的误差包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差。
3.2.1电离层延迟1.电离层延迟的基本概念:由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应,使得GPS信号的传播速度发生变化,这种变化称为电离层延迟。
2.电子密度和总电子含量,求电离层延迟改正的关键在于求电子密度Ne,影响电子密度的因素:1).电子密度和高度间的关系:电子密度Ne将随着高度的变化而变化。
这是因为一方面大气密度将随着高度的增加而减小。
另一方面随着高度的降低,太阳光中的紫外线、X射线和高能粒子的辐射通量也将在传播过程中不断被大气吸收而变得越来越弱。
在这两种相反因素的作用下,电子密度一般在高度为300—400km间取最大值。
2).总电子含量及其与地方时之间的关系:在讨论电离层延迟时常引人总电子含量TEC这一概念:TEC:IsNedp总电子含量即为沿着信号传播路径对电子密度进行积分所获得的结果,也即为底面积为一个单位面积时沿着信号传播路径的贯穿整个电离层的一个柱体内所含的总电子数,通常以电子数/m2或电子数/cm为单位。