GPS测量的误差影响

1、第四章 GPS测量的误差影响及其对策第四章 GPS测量的误差影响及其对策1、GPS测量主要误差分类 一、与卫星有关误差 卫星星历误差：轨道偏差 卫星钟差 相对论效应 三、观测及接收设备误差 接收机钟差 接收机噪声 天线相位中心误差 天线安置误差 二、信号传送误差 电离层延时 对流层延时 多路径效应 四、其它误差 地球固体潮 地球海潮 第四章 GPS测量的误差影响及其对策(1) 与信号传播有关误差 电离层折射 由地面50-1000km高空中由太阳幅射造成气体电离形成电离层。电磁波信号经过电离层速度发生变化。第四章 GPS测量的误差影响及其对策电离层对C/A码影响228.401Nfng)28.40

2、1 (2NfcncVggdiondRNfcdtVReRgt228.40dRNfcdioneR228.401、C/A码是方波 2、在电离层中以群速Vg传播 3、其速度与频率有关 4、电离层改正的大小主要取决于电子总量和信号频率第四章 GPS测量的误差影响及其对策 电离层对载波影响载波是正弦波 在电离层中以相速度传播228.401NfngdRNftcdioneR228.40电离层影响与太阳黑子活动有关 与卫星到接收机方向有关，天顶方向最大50m延迟高度角20时150m延迟第四章 GPS测量的误差影响及其对策减弱电离层影响方法 sedsNCA28.40令211/ fAS222/ fAS1221122

3、2221212221216469. 0 1)()(dionffdionffffAfAfA)(54573. 1211dion)(54573. 2212dion11dionS利用双频观测：第四章 GPS测量的误差影响及其对策利用电离层模型加以修正（Klobachar）Klobachar电离层模型: 为地磁强度mnnnnmnpcgATtPADT3030PC14hT,5nsD)(2cos模型改正的有效率约为模型改正的有效率约为75 第四章 GPS测量的误差影响及其对策利用同步观测值求差 l二站同步观测求差 l电离层折射影响显著减弱 l相距20km l单频机常采用的方法第四章 GPS测量的误差影响及其对

4、策对流层影响l从地面到高空40KM大气层为对流层； l电磁波经过对流层会产生延迟，和温度、湿度、气压有关； l天顶方向可达2.3m， l 高度角10o，可达13m。第四章 GPS测量的误差影响及其对策对流层改正模型如Hopfield 模型： （注意各参数的单位 ）差分方法也可以消除第四章 GPS测量的误差影响及其对策多路径效应影响 多路径影响结果：多路径影响结果： L1载波最大可达4.8cm L2载波最大可达6.1cm 码影响可达10m第四章 GPS测量的误差影响及其对策目前减弱多路径效应影响的措施 1、安置接收机天线的环境，应避开较强的反射面 2、选择造型适宜且屏蔽良好的天线等 3、适当延长

5、观测时间，削弱多路径效应的周期性影响 4、改善GPS接收机的电路设计，为了减弱多路径效应的影响 5、建立适当的改正模型。第四章 GPS测量的误差影响及其对策（2）、与卫星有关的误差 卫星星历误差 l广播星历：广播星历：由地面监测站测定卫星轨道外推轨道， 精度25m。 l精密星历：精密星历：实测后处理提供星历，精度优于5cm IGS站上可获取。 l星历对定位影响星历对定位影响 ppmkmmdsbdb12020万ds b第四章 GPS测量的误差影响及其对策卫星轨道误差处理方法 忽略轨道误差；建立自己的卫星跟踪网独立定轨； 采用轨道改进法处理观测数据 ；同步观测值求差 第四章 GPS测量的误差影响及

6、其对策卫星钟误差卫星钟有偏差和漂移，差1ms，相当于300km； l 导航电文中提供修正模型 t0为参考历元，改正后可达到20ns，约6m误差 二站同步观测相对定位可消除其影响202010)()(ttattaats第四章 GPS测量的误差影响及其对策（3）、相对论效应由于卫星钟和接收机钟所处运动状态和重力位不同引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象 。)21 ()(1 22212cVfcVffsss222cVfffsssfrRfCfCWWfTs1022210284. 5)11(ffff102110449. 4卫星时钟频率预调为10.23MHz(1- 4.44910-10)=10.22 9

7、99999545 MHz 第四章 GPS测量的误差影响及其对策（4） 接收机有关误差观测误差观测误差 观测的分辨误差 约为信号波长的1% 天线的安置对中误差以及量取天线高的误差 接收机的钟差接收机的钟差 作为未知数求解 利用多项式钟差模型改正 星间差分可消除 天线的相位中心位置偏差天线的相位中心位置偏差 检测其大小并加以改正（应小于5mm） 按天线附有的方位标进行定向 同步观测求差，以削弱相位中心偏移的影响 第四章 GPS测量的误差影响及其对策（5)、 其它误差地球自转的影响 5.1 jijjjZYXZYX0000000旋转角旋转角: : 卫星的瞬时卫星的瞬时坐标改正坐标改正 :第四章 GPS测量的误差影响及其对策地球潮汐改正 主要是固体潮和海潮的影响，可使测站的位移达到80cm。 引