(12)-4.2 与卫星有关的误差

4.1

概述4.2相对论效应4.3钟误差4.4卫星星历误差4.5电离层误差4.6对流层误差4.7多路径效应4.8其他误差改正 第4章GNSS定位中的误差源1.误差性质分类与措施2.与卫星有关的误差3.电离层折射误差4.对流层折射误差5.与接收机有关的误差与卫星有关的误差基础知识1.相对论效应2.卫星钟差3.卫星星历误差§4.2.1

相对论效应狭义相对论1905运动将使时间、空间和物质的质量发生变化广义相对论1915将相对论与引力论进行了统一1879.3.14—1955.4.18狭义相对论原理：时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。对GPS卫星钟的影响：结论：在狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢§4.2.1

相对论效应广义相对论原理：钟的频率与其所处的重力位有关对GPS卫星钟的影响：结论：在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快§4.2.1

相对论效应相对论效应对卫星钟的影响狭义相对论＋广义相对论GPS卫星钟的标准频率为10.23MHz，可得

f=0.00455Hz。说明：GPS卫星钟比其安设在地面上走的快，每秒约差0.45ms。§4.2.1

相对论效应解决相对论效应对卫星钟影响的方法方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况；然后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况第一步：第二步：GPS观测量均以精密测时为依据。GPS定位中，无论码相位观测还是载波相位观测，都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在1ms内，引起的等效距离误差可达300km。§4.2.2卫星钟误差GPS卫星上使用的铷原子钟锶原子激光束的全光学原子钟通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定，参数由主控站测定，通过卫星的导航电文提供给用户,并用二阶多项式表示：

tj=a0+a1(t-t0c)+a2(t-t0c)2+

经钟差模型改正后，各卫星钟之间的同步差保持在5~10ns以内，引起的等效距离偏差不超过3m。通过精密星历获得精确的卫星钟差值

e.g.PPP应用，IGS给出0.1ns卫星钟经过改正的残差，在相对定位中通过观测量求差（差分）方法消除。§4.2.2卫星钟误差星历误差=实际位置-星历所给位置原因：摄动力大小：跟踪站数量、分布观测值数量、精度轨道模型、定轨软件影响:单点定位精密相对定位§4.2.3卫星星历误差由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定这些作用力并掌握其作用规律，因此，卫星轨道误差的估计和处理一般较困难。目前，通过导航电文所得的卫星轨道信息，相应的位置误差约2m。随着摄动力模型和定轨技术的不断完善，卫星的位置精度将可进一步提高。卫星的轨道误差是当前GPS定位的重要误差来源之一。卫星轨道偏差对绝对定位的影响，与卫星星历误差的量级相同。而在相对定位中，由于相邻测站星历误差具有很强的相关性，因此对相对定位的影响远远低于对绝对定位的影响，一般小于10-7随着基线距离的增加，卫星轨道偏差引起的基线误差将不断加大。§4.2.3卫星星历误差在相对定位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。系数的取值，与基线向量的位置和方向、观测时段的长短、观测卫星的数量及其几何分布有关。GPS卫星到地面观测站的最大距离约为25000km，基线测量的允许误差为1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如下表所示。基线长度基线相对误差容许轨道误差1.0km1010-6250.0m10.km110-625.0m100.0km0.110-62.5m1000.0km0.0110-60.25m§4.2.3卫星星历误差在GPS定位中，根据不同要求，处理轨道误差方法:采用广播星历，忽略轨道改正后残差：广泛用于实时单点定位。采用精密星历：

e.g.IGS同步观测值求差：由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响具有系统性。利用两个或多个观测站上对同一卫星的同步观测值求差，可减弱轨道误差影响。当基线较短时，有效性尤其明显，而对精密相对定位，也有极其重要意义。采用轨道改进法处理观测数据：卫星轨道的偏差主要由各种摄动力综合作用而产生，摄动力对卫