GNSS测量技术与应用课件：GNSS与卫星有关的误差.pptx

GNSS测量误差分析

GNSS与卫星有关的误差

卫星星历（轨道）误差

01

卫星钟差

02

相对论效应

03

目录

GNSS测量与卫星有关的误差

01

卫星星历误差

由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。

卫星轨道的确定

给出的卫星位置及运动速度

实际的卫星位置及运动速度

卫星星历误差

跟踪站、观测值、定轨模型与软件

01

卫星星历误差

卫星星历误差严重影响单点定位的精度，一般可达数米，甚至数十米。并且对于相对定位也是一个重要的误差来源。所以不容忽视。

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卫星星历误差

式中：

B为基线长度；

dB表示由于星历误差引起的基线误差；

dr为星历误差；

ρ为卫星至测站的距离；

基线的相对误差，约为星历相对误差的1/4.

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卫星星历误差

星历误差对基线长度及相对定位精度的影响

卫星广播星历，一般能保证1-2个ppm的精度，也就是说广播星历只能用于基线不是很长，定位精度要求不是很高的相对定位，可以满足一般工程测量的精度要求。

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卫星星历误差

广播星历

1）由GNSS系统的地面控制部分所确定和提供，经GNSS卫星向全球用户公开播发的一种预报星历；

2）用参考时刻的卫星轨道根数及其变化率来描述卫星轨道；

3）通过GNSS导航电文以一组参数的形式发送给用户，一般每2小时更新一次，一般按照与观测时刻最近的一组广播星历数据来计算卫星位置；

4）提供的卫星轨道精度较差，目前约为~1m。

01

卫星星历误差

精密星历

1）主要由IGS（InternationalGNSSService）提供；

2）以一定的时间间隔给出卫星在空间的三维坐标及其运动速度，由用户进行内插后求得观测时刻卫星在空间的位置及运动速度；

精密星历类型

精度

延迟

更新

间隔

超快（预报）

~5cm

实时

03,09,15,21UTC

15min

超快（观测）

~3cm

3~9hours

03,09,15,21UTC

15min

快速

~2.5cm

17~41hours

17UTCdaily

15min

最终

~2.5cm

12~18days

everyThursday

15min

IGS精密星历产品

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卫星星历误差

数小时观测

利用卫星星历误差之间的强相关性来进行求差，如此可消除共同部分的影响。一般经过1-2小时的连续观测，可以达到1-2个ppm的相对精度。

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卫星星历误差

建立GNSS卫星独立的测轨系统，直接获取精密星历，而且不受SA政策的影响，可以为长距离相对定位提供可靠的保障。

建立区域性卫星测轨网

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卫星星历误差

目前我国已在北京、上海、武汉、西安、拉萨、乌鲁木齐等地建立了GNSS跟踪站，通过长时间连续跟踪监测GNSS卫星信号，精密星历的精度可达到0.25米，从而满足1000公里基线相对定位达到1x10的负8次方的精度要求。

建立区域性卫星测轨网

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卫星星历误差

主要思路是在平差模型中，把卫星星历提供的卫星轨道作为初始值，将其改正数作为未知数，在平差的同时求得测站位置以及卫星轨道改正数。

轨道松弛法

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卫星星历误差

半短弧法：根据摄动力对轨道参数的不同影响，只对其中影响较大的参数，引入相应的改正数作为待估参数。据分析，目前该法修正的轨道偏差不超过10m，而计算量明显减小。

短弧法：引入全部6个轨道偏差改正，作为待估参数，在数据处理中与其它待估参数一并求解。可明显减弱轨道偏差影响，但计算工作量大。

轨道松弛法

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卫星星历误差

注意：轨道松弛法也存在一定的局限性，只能作为无法获取精密星历的情况下，所采取的一种补救措施或特殊情况下采取的措施。

轨道松弛法

卫星钟误差

1）信号卫星离开卫星时，卫星钟相对于标准GNSS时的钟差；

2）卫星上尽管采用的是高精度的原子钟（铯钟、铷钟），但这些钟与GNSS标准时之间仍会有偏差和漂移。随着时间的推移，这些偏差和漂移还会发生变化；

3）导航电文:精度~5ns，IGS最终精密钟差:~75ps

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卫星钟差

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卫星钟差

导航电文

IGS

精密钟差类型

精度

延迟

更新

间隔

超快（预报）

~3ns

实时

03,09,15,21UTC

15min

超快（观测）

~150ps

3~9hours

03,09,15,21UTC

15min

快速

~75