第五章GPS测量的误差影响及其对策

第五章GPS测量的误差影响及其对策阳泉职业技术学院——薛迎春outline为什么讲误差？GPS定位中有哪些误差？GPS测量误差的影响和消除？2为什么讲误差？卫星信号提供定位信息：卫星位置卫地距离接收机接收信号，获得观测值，进行定位GPS定位基础3误差影响定位精度10-30m4区分不同误差，提出解决办法粗差的解决？尽量避免系统误差的解决？分析它对观测的影响规律，采取各种方法来消除系统误差，或者减小它对观测成果的影响。偶然误差的解决？进行多余观测，通过测量平差、数据处理理论，确定被认为是最可靠的结果。5研究误差的目的提高定位精度消除误差才能确定整周模糊度为使用GPS提供一些注意事项提出精密定位的方法6第一节GPS测量误差的来源及分类根据误差的来源分析与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差7误差概述——根据误差来源分类与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差对流层折射电离层折射多路径效应星历误差卫星钟差相对论效应接收机钟差位置误差天线相位中心的偏差及变化各通道间的信号延迟误差地球潮汐8误差概述——根据误差性质分类系统误差：

大气折射星历误差卫星钟差接收机钟差偶然误差：多路径效应粗差：位置误差9第二节与卫星有关的误差卫星星历（轨道）误差卫星钟差相对论效应101）卫星星历（轨道）误差卫星星历：描述卫星运动轨道的信息卫星星历（轨道）误差星历给出的位置和实际位置的差星历误差的量级预报星历：10米

精密星历：3~5米/0.2米11消除或削弱星历误差的方法精密定轨：针对预报星历轨道松驰：当作未知数相对定位122）卫星钟差卫星钟差卫星钟与GPS时间的偏差卫星钟差的影响1ms以内的钟差，引起的测距误差为300km13消除或削弱卫星钟差的方法消除方法1、地面监控系统提供改正2、可以通过相对定位进一步消除143）相对论效应什么是相对论效应由于卫星和接收机所在的位置的地球引力位不同，以及卫星和接收机在惯性空间中的运动速度不同，导致卫星钟的频率产生视漂移综合影响：应对方法：制造卫星钟时预先降低它的频率f=0.00455Hz广义相对论效应：不同的重力位狭义相对论效应：不同的运动速度15第三节与信号传播有关的误差对流层延迟电离层延迟多路径效应16卫星轨道电离层对流层大气折射171）电离层及其折射影响电离层地球表面以上50km~1000km具有密度较高的带电粒子电离层影响天顶方向50米；地平方向120米18电离层的影响电离层的折射率与大气的电子密度成正比，而与通过的电磁波频率平方成反比。电离层折射（载波）相折射率：相速度：（伪距）群折射率：群速度：19电离层折射对测距观测值的影响伪距载波传播距离测量距离电离层延迟电子总量20影响电子密度/电子总量的因素太阳及其天体的辐射强度与太阳黑子活动的相关性尤为密切季节、时间、地理纬度21利用双频观测改正根据电离层折射和频率有关利用模型改正经验模型利用同步观测值求差相对定位??减弱电离层影响的方法22A:利用双频观测值根据电离层延迟与频率的平方成反比；经过改正后，电离层残差为厘米级；折射改正观测值23双频改正没有顾及的因素：地磁场的影响，电磁波传播路径的弯曲的影响

Fritzk.Brunner:优于2个毫米对单频接收机采用的经验模型——导航电文可消除75%左右B:利用模型改正24电离层改正的经验模型对单频接收机采用的经验模型——导航电文可消除75%左右25相关概念：截止高度角15ºMaskxºMask26C:同步观测值消除站间求差27GPS在电离层探测上的应用电离层探测——获取电离层物理特性参量

及其分布、变化规律的工作

。282）对流层折射影响及改正对流层：地面向上50km以下的大气层各种气体元素、水蒸气和尘埃等各种气象现象出现的地区非色（弥）散型介质影响因素大气压力、湿度、温度29A对流层折射改正方法模型改正建立对流层折射和测站的气象元素，视线高度的关系可消除90%~95%对流层折射系数温度水气压气压30B对流层折射改正方法利用同步观测值

两测站距离较短气象条件一致相对定位31GPS在气象监测中的应用常规方法：气象监测基础资料之一就是无线电(气象)探空仪所传输的数据,它可以将当地主要的天气参数(气温、气压、湿度等)实时传输至地面,提供这些大气参数的垂直分布数值。探空仪在一个台站上通常为每12小时升空一次;在整个中国施放探空仪的台站大体保持在千余个。水汽变化率高，且常常起决定性作用,因此水汽量测值在时空分辨率方面的不足常常是24小时天气预报失误的重要原因之一。32上海GPS气象网投入运行的上海GPS气象服务网由分布在上海、安徽、浙江和江苏的14个GPS基准站组成，以上海为中心，覆盖整个长江三角洲地区，能全天候地提供长江三角洲地区的可降水汽量的变化信息。分辨率从现在的12小时采样一次提高到30分钟一次.站点分布也由目前的300公里以上下降到100公里左右。333）多路径效应Multipath34多路径效应多路径效应——被测站附近的反射物体所反射的信号（反射波）和直接来自卫星的信号（直接波）发射干涉，从而使观测值偏离正确的值直接波：反射波：接收信号35多路径误差影响多路径效应与以下一些因素有关卫星、接收机、信号反射体三者间的相对位置反射信号的强度（信号反射体的反射率）接收机处理信号的方法影响特点随机误差复杂，可能受多个反射波干涉产生消除其他误差之后，成为重要的误差源36避免多路径效应的方法选择合适的站址远离大面积平静的水面不宜选在山坡，山谷和盆地离开高层建筑物(与常规全站仪测量相比？)接收机天线的改善抑径圈和抑径板天线数据处理的发展37天线38第四节与接收设备有关的误差观测误差位置误差接收机钟差天线相位中心偏差和变化不同信号通道间的信号延迟偏差391、观测误差分辨误差一般认为约为信号波长的1%~10%。信号波长观测误差P码29.3m0.3mC/A码293m2.9m载波L119.05cm2.0mm载波L224.45cm2.5mm402、位置误差观测：天线位置定位：地面位置归算需要对中，整平，量高413、接收机钟差接收机钟差：GPS接收机一般设有高精度的石英钟，日频率稳定度约为10-11。应对方法参数法差分法–星间差分424、天线相位中心偏差和变化GPS定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准，在理论上，天线相位中心与仪器的几何中心应保持一致。随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。43（四）其它误差（因素）地球自转地球潮汐固体潮负荷潮海洋负荷潮大气负荷潮软件