控制测量与GPS测量技术 全球卫星导航定位系统概述 31GPS测量误差来源.pptx

控制测量学与GPS测量技术控GPS测量误差来源01与信号传播有关的误差01与卫星有关的误差01与接收机有关的误差目录01PARTGPS测量误差来源1、与卫星有关的误差 卫星星历误差卫星钟误差 地球自转影响 相对效应影响2、信号传播误差 电流层影响 多路径效应影响3、测量误差和接受设备误差01PARTGPS测量误差来源上述误差按照误差的性质来分可分为系统误差与偶然误差系统误差：星历误差、卫星钟差、接收机钟差、大气折射等。偶然误差：多路径效应系统误差是研究的主要对象。01PARTGPS测量误差来源一、与信号传播有关的误差电离层折射1、电离层折射误差电离层，即地球上空距地面高度在50-1000km之间的大气层。其中的气体分子由于天体各种射线的辐射而产生电离，形成大量的自由电子和正离子。因此，GPS信号通过电离层时，传播路径会发生弯曲，传播速度也会产生变化，此时用信号的传播时间乘以光速得到的距离不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差即为电离层折射误差。01PARTGPS测量误差来源 2、减弱电离层影响的措施 利用双频观测 利用电离层改正模型 利用同步观测值求差01PARTGPS测量误差来源二、对流层折射 1、对流层及其影响对流层是地面以上40km以下的大气层，其大气密度更大，大气状态比电离层更为复杂。电磁波信号通过对流层时信号传播路径也会发生弯曲，从而产生的误差称为对流层折射误差。01PARTGPS测量误差来源2、减弱对流层折射改正残差影响的主要措施气象参数在测站直接测定引入附加代估参数利用同步观测量求差利用水汽辐射计直接测定信号传播的影响。01PARTGPS测量误差来源三、多路径误差01PARTGPS测量误差来源1、多路径效应 在GPS测量中被测站附近的反射物所反射的卫星信号（反射波）如果直接进入接收机天线的话，将和直接来自卫星的信号（直射波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。 由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为“多路径效应”。01PARTGPS测量误差来源2、减弱和消除方法站址的选择多路径误差取决于反射物离测站的距离和反射系数（取决于反射物的材料、形状及粗糙程度等）及卫星信号的方向等各种性质，无法建立起准确的误差改正模型。较为有效的方法是恰当选择站址，注意避免信号反射物。01PARTGPS测量误差来源 （1）选站时应避免临近有大面积的平静的水面。01PARTGPS测量误差来源 （2）测站不宜选择在山坡上。01PARTGPS测量误差来源 （3）测站周围不宜有高层建筑物。01PARTGPS测量误差来源二、与卫星有关的误差 1、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。在一个观测时段内星历误差主要呈系统误差特性。卫星星历误差是一种起算数据误差，将严重影响单点定位的精度，在精密相对定位中也是一个重要的误差源。01PARTGPS测量误差来源 2、卫星钟误差 GPS测量的精度和时钟误差有密切的关系。 卫星钟和GPS时之间的误差在1ms以内，而1ms的钟差会引起300km的测距误差。 这种直接用卫星钟的读数与GPS标准时相比而得出的误差称为物理同步误差。01PARTGPS测量误差来源三、相对论效应 相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（速度和重力位）不同而引起卫星钟和接收机钟产生相对钟误差的现象。01PARTGPS测量误差来源四、与接收机有关的误差 1、观测误差 这类误差除了观测的分辨误差之外，尚包括接收机天线相对测站点的安置误差。 观测误差属于偶然误差，适当地增加观测量，将会明显地减弱其影响。 接收机天线相对观测站中心的安置误差，主要有天线的整平、对中误差和量取天线相位中心高度（天线高）的误差。 因此，在精密定位工作中，必须仔细操作，以尽量减少这种误差的影响。01PARTGPS测量误差来源 2、接收机的钟差 GPS接收机一般设有高精度的石英钟，其日频率稳定度约为10-11。如果接收机钟与卫星钟之间的同步差为1μs，则由此引起的等效距离误差约为300m。01PARTGPS测量误差来源处理接收机钟差比较有效的办法：作为未知数纳入方程进行数据处理求解。此方法广泛应用于实时动态定位。此时，假设每个观测瞬间，钟差都是独立的。 像卫星钟那样，将其表示为多项式的形式，在观测量的平差计算中，求解多项式的系数。钟差模型影响钟差的正确性。多用于静态绝对定位。 在定位精度要求较高时，可以采用高精度的外接频标（时间标准），如铷原子钟或铯原子钟，以提高接收机时间标准的精度。在精密相对定位中，还可以利用观测值求差的方法，有效地减弱接收机钟差的影响。01PARTGPS测量误差来源 3、天线的相位中心位置偏差 在GPS定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的，而天线的相位中心与其几