GPS测量的主要误差来源及其影响(精).pdfVIP

第五章 GPS卫星定位系统误差来源及影响 第五章 GPS卫星定位系统误差来源及影响了解卫星星历误差，卫星钟差及相对论 效应。理解接收机钟误差，相位中心位臵误差的产生与消减方法。掌握电离层折 射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。 第五章 GPS卫星定位系统误差来源及影响第一节 GPS 定位的误差概述 第二节与卫星有关的误差 第三节卫星信号传播误差 第四节接收设备误差 第五节卫星几何图形强度 3 第一节 GPS定位的误差概述 4 第二节与卫星有关的误差 一、卫星星历误差二、卫星钟差 三、相对论效应 GPS卫星的发射 第二节与卫星有关的误差 一、卫星星历误差 1．星历来源 2．星历误差对定位的影响 3．减弱星历误差影响的途径 GPS卫星工作星座 第二节与卫星有关的误差 1．星历来源 卫星星历误差 某一瞬间的卫星位臵，是由卫星星历提供的，卫星星历误差就是卫星位臵的确定 误差。 星历误差来源 其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计 算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。 第二节与卫星有关的误差 1．星历来源 星历 （1）广播星历 （2 ）实测星历广播星历根据美国 GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推， 通过 GPS卫星发播的一种预报星历。 实测星历根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。 7 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响单点定位 星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机 钟差改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。 8 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响 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。 第二节与卫星有关的误差 2．星历误差对定位的影响 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： dbds b b —— 基线长； db —— 卫星星历误差所引起的基线误差； p —— 卫星至测站的距离； ds —— 星历 误差； ds —— 卫星星历的相对误差。 第二节与卫星有关的误差 3．减弱星历误差影响的途径 （1）建立自己的 GPS卫星跟踪网独立定轨 （2 ）相对定位 （3 ）轨道松弛法 9 第二节与卫星有关的误差 二、卫星钟的钟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 。 11 第二节与卫星有关的误差 二、卫星钟的钟误差卫星钟差的改正 卫星钟差可通过下式得到改正： ts a0 a1(t t0) a2(t t0)2 11 第二节与卫星有关的误差经上述钟差改正后，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。 第二节与卫星有关的误差 三、相对论效应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的卫 星钟和接收机钟之间产生相对钟差的现象。 狭义相对论观点 —— 一个频率为 f0 的振荡器安装飞行速度为 v 的载体上，由于载 体的运动，对地面观测者来说将产生频率变化。 12 第二节三、相对论效应 广义相对论观点 —— 处于不同等位面的振荡器，其频率将由于引力位不同而发生 变化。相对论效应的影响并非常数，经改正后仍有残差，它对 GPS时的影响最大 可达 70ns，对精密定位仍不可忽略。 第三节卫星信号传播误差 一、电离层折射二、对流层折射三、多路径误差 13 第三节卫星信号传播误差 一、电离层折射 1．电离层及其影响