GPS测量定位误差.ppt

第6章GPS测量定位误差主要内容6.1误差的分类系统误差（影响）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偶然误差（观测噪声）-Noise一般优于波长/码元长度的1/100。C/A码伪距：0.3m~3mP(Y)码伪距：3cm~0.3m载波相位：0.2mm~2mm其它误差6.1.2按来源分类各类误差对导航定位的影响6.1.3消除减弱上述系统误差的措施和方法建立误差改正模型误差改正模型既可以是通过对误差特性、机制以及产生的原因进行研究分析、推导而建立起来的理论公式（如利用电离层折射的大小与信号频率有关这一特性（即所谓的“电离层色散效应”）而建立起来的双频电离层折射改正模型基本上属于理论公式）。由于改正模型本身的误差以及所获取的改正模型各参数的误差，仍会有一部分偏差残留在观测值中。这些残留的偏差通常仍比偶然误差要大得多。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。如对流层延迟、对流层延迟、卫星轨道误差的影响等具有较强的空间相关性，就可以通过相距不远的不同地点的同步观测值相互求差，来消弱其影响仔细分析误差对观测值或平差结果的影响，安排适当的观测纲要和数据处理方法（如同步观测，相对定位等），利用误差在观测值之间的相关性或在定位结果之间的相关性，通过求差来消除或削弱其影响的方法称为求差法。例如，当两站对同一卫星进行同步观测时，观测值中都包含了共同的卫星钟误差，将观测值在接收机间求差即可消除此项误差。同样，一台接收机对多颗卫星进行同步观测时，将观测值在卫星间求差即可消除接收机钟误差的影响。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6.2与卫星有关的误差相对论效应狭义相对论效应–与钟的运动速度有关，使星钟变慢广义相对论效应–与钟所处位置的重力位有关，使星钟变快应对方法–事先调整钟速，根据卫星轨道进行修正6.2.1卫星星历（轨道）误差预报星历（广播星历）与实测星历（精密星历）目前，许多国家和组织都在建立自己的GPS卫星跟踪网开展独立的定轨工作。如由国际大地测量协会（IAG）第八委员会领导的国际GPS协作网（CIGNET），AeroService的GPS跟踪网等。应对方法精密定轨轨道松驰相对定位6.2.2卫星钟差6.2.3相对论效应狭义相对论和广义相对论相对论效应对卫星钟的影响(1/3)相对论效应对卫星钟的影响(2/3)相对论效应对卫星钟的影响(3/3)解决相对论效应对卫星钟影响的方法与卫星有关的误差对伪距测量和载波相位测量所造成的影响相同。6.3与传播途径有关的误差电离层延迟电离层–自由电子与信号的频率有关–与信号频率的平方成反比（色散效应）与信号传播途径上的电子密度有关，而电子密度又与高度、时间、季节、地理位置、太阳活动等有关电离层对载波和测距码的影响，大小相等，符号相反应对方法模型改正–单层电离层模型双频改正相对定位多路径效应多路径效应应对方法–观测地点的选择、接收设备的性能、长时间观测、数据处理方法6.3.1预备知识电磁波的传播特性（续）大气的结构6.3.2对流层延迟对流层延迟和对流层延迟改正定义对流层延迟和对流层延迟改正（续）对流层的色散效应折射率与信号波长的关系对流层延迟和对流层延迟改正（续）大气折射率N与气象元素（温度、气压和湿度）的关系Smith和Weintranb，1954霍普菲尔德（Hopfield）改正模型出发点投影函数的修正萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型原始模型勃兰克（Black）改正模型对流层改正模型综述不同模型所算出的高度角30以上方向的延迟差异不大气象元素的测定气象元素干温、湿温、气压干温、相对湿度、气压水气压es的计算方法由相对湿度RH计算误差分析模型误差气象元素误差量测误差仪器误差读数误差测站气象元素的代表性误差实际大气状态与大气模型间的差异结论：6.3.3电离层延迟电离层是高度位于50km至1000km之间的大气层。由于太阳的强烈辐射，电离层中的部分气体分子将被电离形成大量的自由电子和正离子。当电磁波信号穿过电离层时，信号的路径会产生弯曲（但对测距的影响很微小，一般可不顾及），传播速度会发生变化（其中自由电子起主要作用）。所以用信号的传播时间乘上真空中的光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离。对于GPS信号来讲，这种距离差在天顶方向最大可达50m（太阳黑子活动高峰年11月份的白天），在接近地平方向时（高度角为20°时）则可达150m。GPS信号在电离层中的传播特性电离层折射电离层折射（续）影响电子密度和总电子含量的因素电子密度与总电子含量电子密度：单位体积中所包含的电子数。总电子含量（TE