第七讲gs测量的误差来源

1GPS原理及其应用2第五章GPS定位中的误差源§5.1GPS测量误差分类§5.2与GPS卫星有关的误差§5.3与卫星信号传播有关的误差§5.4与接受机有关的误差§5.5其他误差来源35.1 测量误差分类4与卫星有关的误差卫星轨道误差卫星钟差相对论效应与传播途径有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收设备有关的误差接收机天线相位中心的偏移和变化接收机钟差接收机内部噪声按照GPS测量误差来源分56

为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差。7GPS测量误差的性质①偶然误差内容卫星信号发生部分的随机噪声接收机信号接收处理部分的随机噪声其它外部某些具有随机特征的影响特点随机量级小–毫米级包括多路径效应误差和观测误差等8GPS测量误差的性质②系统误差（偏差-Bias）内容其它具有某种系统性特征的误差特点具有某种系统性特征量级大–最大可达数百米主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、以及大气折射的误差等。GPS测量误差的大小①SPS（无SA）10GPS测量误差的大小②SPS（有SA）11GPS测量误差的大小③PPS，双频，P/Y-码12消除或消弱各种误差影响的方法①模型改正法原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式所针对的误差源相对论效应电离层延迟对流层延迟卫星钟差限制：有些误差难以模型化。13消除或消弱各种误差影响的方法②求差法原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。所针对的误差源电离层延迟对流层延迟卫星轨道误差…限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱14消除或消弱各种误差影响的方法③参数法原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来适用情况：几乎适用于任何的情况限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计15消除或消弱各种误差影响的方法④回避法原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。所针对的误差源电磁波干扰多路径效应限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性165.恋2与GP骆S卫星蛛有关惠的误英差1、GP粮S卫星碧星历讲误差由于播卫星芳在运货动中桂受多警种摄悼动力社的复面杂影脾响，秩而通廊过地追面监阔测站掘又难载以可第靠地播测定驱这些喇作用效力并须掌握标其作赠用规兄律，遇因此姜，卫续星轨蜓道误籍差的堆估计摘和处瞧理一熔般较蛛困难筹。目调前，谜通过待导航祝电文单所得顽的卫割星轨叨道信热息，隆相应球的位哑置误傲差约20垫-4尸0m。随地着摄摸动力熟模型袖和定视轨技爪术的泊不断删完善盆，卫票星的爪位置茎精度弦将可泳提高峡到5-耕10促m。卫星斩的轨跟道误背差是誉当前GP蜡S定位磁的重籍要误陪差来五源之积一。17卫星靠轨道取偏差粗对绝分对定剥位的耐影响泻可达非几十级米到括一百究米。尿而在尺相对患定位繁中，努由于赴相邻花测站逼星历迅误差裳具有拌很强临的相环关性揪，因亲此对赶相对基定位朱的影沙响远庆远低畅于对赔绝对千定位区的影尸响，圆不过壮，随摔着基蒙线距洞离的涉增加播，卫漆星轨倍道偏诸差引援起的幕基线里误差觉将不播断加健大。GP霞S卫星饭到地株面观获测站唯的最氏大距五离约层为25五00测0k庄m，如挡果基减线测帜量的森允许津误差龄为1c禽m，则浙当基处线长剩度不锻同时鸦，允晨许的杆轨道洽误差乒大致瓣如下叮表所狼示。米从表壮中可纽奉见，在相挎对定予位中差，随段着基裹线长聚度的躲增加猫，卫胡星轨辰道误掏差将莫成为泻影响狠定位苏精度门的主挨要因鸣素。基线长度基线相对误差容许轨道误差1.0km1010-6250.0m10.km110-625.0m100.0km0.110-62.5m1000.0km0.0110-60.25m18在GP穗S定位采中，知根据疾不同轮要求病，处齐理轨嗽道误绘差的未方法白原则册上有夹三种旗；忽略戴轨道惩误差弓：广泛魔用于屈实时变单点塘定位乖。采用留轨道惠改进寒法处捞理观特测数衡据：卫星户轨道败的偏底差主币要由养各种侮摄动峰力综扫合作派用而瞧产生裙，摄侦动力纯对卫题星6个轨记道参沈数的医影响指不相占同，臂而且您在对葬卫星摩轨道脑摄动废进行攀修正堡时，秒所采童用的灶各摄敌动力删模型峡精度烈也不刑一样勤。因杨此在能用轨载道改躺进法缴进行灶数据笑处理钢时，津根据字引入谱轨道再偏差杜改正香数的需不同波，分晚为短弧光法和库半短备弧法票。19短弧割法：引键入全乡丰部6个轨燥道偏演差改孔正，循作为泉待估帆参数把，在延数据切处理龟中与剩其它幅待估焰参数畏一并微求解燃。可趣明显剥减弱械轨道轮偏差绳影响篇，但刃计算愤工作等量大仪。半短利弧法：根舰据摄着动力株对轨具道参劲数的谱不同毛影响气，只赠对其失中影趟响较必大的须参数敞，引耽入相挨应的户改正叔数作枝为待策估参港数。番据分芦析，庆目前桃该法醋修正评的轨订道偏劝差不正超过10估m，而容计算士量明钞显减堤小。同步是观测毕值求稳差：由跨于同仙一卫当星的渗位置窜误差狱对不摔同观感测站拥同步初观测巨量的丝式影响律具有叨系统劲性。马利用罢两个才或多唯个观浸测站帮上对情同一寻卫星丹的同硬步观拣测值孟求差若，可担减弱师轨道掉误差脂影响剖。当毁基线锄较短踏时，钟有效胸性尤存其明据显，怨而对瞎精密醋相对其定位赴，也夫有极屈其重谦要意不义。202、卫鼻星钟纸差包括护系统丘性误及差（航如钟施差、衰钟速肺、频硬飘等顿偏差约），非也包牙括随缝机误虹差。应对润方法模型判改正钟差炸改正色多项驻式其中a0为ts时刻拍的时头钟偏斑差，a1为钟饶的漂云移，a2为老期化率克。相对狮定位渔或差锁分定申位213、相惑对论莲效应狭义煮相对寄论效选应广义死相对它论效哪应22相对麻论效堡应对开卫星膀钟的室影响扮①狭义酷相对竟论原理仿：时售间膨虚胀。飘钟的差频率奔与其顺运动乱速度由有关医。对GP忙S卫星脑钟的滋影响鬼：结论离：在址狭义徐相对劝论效池应作宣用下疲，卫膊星上中钟的种频率尘将变柴慢23相对背论效乖应对词卫星逆钟的惕影响门②广义严相对伪论原理奴：钟伶的频烈率与鹅其所用处的叹重力边位有绞关对GP打S卫星嘉钟的困影响畅：结论歌：在织广义颠相对睡论效计应作辨用下抖，卫击星上丢钟的昏频率全将变膝快24相对买论效顾应对电卫星渣钟的甲影响只③相对晓论效己应对味卫星贝钟的业影响狭义适相对著论＋魄广义方相对案论令：25解决欲相对买论效尚应对就卫星滚钟影思响的遗方法方法斤（分铺两步洗）：延首先海考虑挠假定懒卫星香轨道雄为圆株轨道居的情何况；滥然后搏考虑等卫星算轨道颤为椭晒圆轨君道的馒情况笋。第一落步：第二献步：265、3与卫产星信滩号传且播有制关的优误差1、电陡离层册折射县影响谱：主问要取怨决于倚信号帽频率脆和传恰播路霉径上虫的电详子总谦量。栗通常特采取秀的措闯施：•利用西双频方观测：电忌离层社影响软是信挖号频闸率的行函数李，利喷用不闲同频牙率电首磁波倡信号越进行歌观测勉，可叫确定励其影术响大锹小，胞并对清观测帽量加幼以修良正。繁其有鸟效性拖不低饲于95愉%.•利用月电离裕层模步型加鹿以修江正：对样单频胀接收姑机，粥一般赠采用玻由导歪航电吼文提阻供的槐或其庆它适浆宜电醋离层植模型演对观竹测量骨进行模改正钥。目协前模找型改抛正的珠有效害性约希为75乖%，至都今仍脚在完伏善中推。•利用导同步普观测亭值求王差：当违观测甜站间拦的距刺离较居近（赢小于20厕km）时壶，卫孝星信漆号到趋达不点同观刑测站参的路垂径相障近，晃通过轧同步磨求差坡，残螺差不摔超过10-6。272、对报流层患的影买响对流杆层折埋射对昂观测临量的轮影响括可分凑为干普分量彻和湿欲分量疏两部揉分。足干分他量主菠要与尤大气积温度盈和压候力有化关，敏而湿取分量裁主要俗与信衰号传榆播路踪蝶径上风的大沫气湿旅度和惩高度起有关立。目廊前湿佩分量迟的影看响尚魄无法园准确彩确定适。对嗓流层熔影响僻的处风理方晶法：•定位屯精度片要求沙不高热时，狡忽略燥不计。•采用碌对流书层模岔型加挪以改毙正。•引入呈描述猫对流疗层的互附加裤待估勾参数滔，在励数据凝处理今中求始解。•观测逝量求消差。283、多已路径忍效应也称兽多路私径误软差，同即接鸡收机诱天线持除直山接收涝到卫利星发软射的竞信号吵外，良还可愁能收课到经狮天线笋周围民地物镜一次盲或多预次反糠射的牲卫星家信号斜。两绕种信村号迭澡加，漂将引换起测赢量参次考点录位置吧变化疾，使油观测艘量产筹生误对差。衔在一贫般反贩射环勾境下述，对惩测码扯伪距弦的影徐响达眉米级庸，对尖测相朽伪距携影响马达厘正米级希。在摊高反贴射环桂境中蹈，影形响显五著增圈大，继且常咐常导砍致卫猴星失仅锁和困产生佣周跳袄。采取朴措施响：•安置委接收枯机天顺线的志环境搭应避建开较友强发妹射面善，如酬水面杏、平孙坦光配滑的傍地面遥和建庭筑表项面。•选择咸造型损适宜势且屏溉蔽良漠好的森天线献如扼竞流圈韵天线特。•适当桃延长堪观测墨时间界，削堤弱周侵期性拖影响慎。•改善笋接收敲机的蚀电路隆设计刻。29305.4与接晃收机悔有关乖的误飘差1、接饰收机逐钟差定义GP具S接收后机一谷般采揉用石然英钟浮，接悦收机主钟与检理想忆的GP黎S时之医间存黄在的崭偏差划和漂蛮移。应对令方法作为义未知装数处唤理相对甜定位俱或差舍分定轻位31GP获S接收水机一鞋般采祖用石秘英钟轮，假盾如接叹收机怠钟与饶卫星罢钟的公同步慕误差舰为1μ去s，则丑相应国的测猫距误陵差约附为30举0m。在相瓶对定腾位中阔可采朴用双犯差观展测量秧以消针除或级削弱勉接收牲机钟警差的岗影响捧。也细可通乡丰过在次每一直历元逐引入法一个棕接收猛机钟奴差未畜知数朴，通熟过平鹿差系忆统估先计出谢接收文机钟级差的肚值，猾但这替显然笔会大怨大增安加待估沫未知门数的姿个数换。还骗可象温处理披卫星字钟差胜的办裹法，腾用多亚项式杠来模升拟接忠收机批钟差崭，以育减少版待估徐参数漫的个震数。322、观惠测误霜差观测蓬误差索：除诱分辨普误差灯外，选还包奸括接域收天战线相哭对测彩站点虽的安僵置误擦差。纵分辨化误差建一般辨认为侦约为蒙信号肿波长耳的1%。安雾置误康差主瓣要有覆天线蓄的置魄平与赌对中犯误差脱和量胶取天磁线相摄位中拜心高林度（替天线芹高）革误差输。例踪蝶如当挤天线幕高1.泰6m校,置平魄误差0.刘10，则瞎对中爸误差动为2.未8m敏m。33码相穴位与马载波葱相位第的分境辨误真差信号波长观测误差P码29.3m0.3mC/A码293m2.9m载波L119.05cm2.0mm载波L224.45cm2.5mm343、载吩波相着位观熄测的誓整周遣未知馒数信号沟的遮辨挡或肠强外皆电磁白源的病影响想会引欣起相扮位跟护踪时避整周换计数奇器计读数出峰现差够错，折即周爪跳现丸象。354、天线父的相灶位中堂心偏谣差天线闭的相怖位中饰心与专其几症何中护心的万偏差财称为天线占相位演中心困偏差