第五章GPS测量的误差来源..ppt

1）利用双频观测 2）利用电离层改正模型加以改正 3）利用同步观测值求差 2) 利用电离层改正模型加以修正 为进行高精度卫星导航和定位，普遍采用双频技术，可有效地减弱电离层折射的影响，但在电子含量很大，卫星的高度角又较小时求得的电离层延迟改正中的误差有可能达几厘米。 为了满足更高精度GPS测量的需要，Fritzk、Brunner等人提出了电离层延迟改正模型。该模型考虑了折射率中的高阶项影响以及地磁场的影响，并且是沿着信号传播路径来进行积分。计算结果表明，无论在何种情况下改进模型的精度均优于2mm。 ?? 当卫星信号传播到观测站时，而与地球相固联的协议地球坐标系相对的卫星的上述瞬时位置已产生了旋转（绕Z轴）。 因为地球并非是一个刚体，所以在太阳和月球的万有引力作用下，固体地球要产生周期性的弹性形变，称为固体潮。 此外在日月引力的作用下，地球上的负荷也将发生周期性的变动，使地球产生周期的形变，称为负荷潮汐。 固体潮和负荷潮引起的测站位移可达80cm，使不同时间的测量结果互不一致，在高精度相对定位中应考虑其影响。 5.5.2 地球潮汐改正 消除各种误差的方法总结： 1.建立误差改正模型 理论公式—经验公式—综合模型。 误差模型的精度好坏不等。 效果较好：电离层双频改正模型 残差约为总量的1%左右或更小。 效果一般：对流层折射改正公式 残差为总量的5-10%左右 效果较差：广播星历所提供的单频 电离层折射改正模型。 残差高达30-40%。 1）利用双频观测 利用双频观测 3）利用同步观测值求差 该方法对于短基线（小于20km）的效果尤为明显。所以在GPS测量中，对于短距离的相对定位，使用单频接收机也可达到相当高的精度（cm级）。 注意：随着基线长度的增加，电离层折射影响的相关性减弱，其改正精度就比较差。 电磁波信号通过电离层时传播速度会产生变化，致使量测结果产生系统性的偏离，这种现象称为电离层折射。电离层折射的大小取决于外界条件（时间、太阳黑子数、地点等）和信号频率。在伪距测量和载波测量相位测量中，电离层折射的大小相同，符号相反。 结论： 多路径效应？ 多路径误差？ 5.2.3 多路径效应误差 1.定义 2.产生多路劲效应的因素及影响特点 多路劲效应与以下一些因素有关 卫星、接收机、信号反射体三者之间的相对位置 反射信号的强度 接收机处理信号的方法 影响特点 随机误差 复杂，可能受到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 多路径干扰引起的载波相位误差，可表示为 3.对定位结果的影响 反射信号对直接信号的相移 反射率 当θ=±arccos(-a)时 φ达到最大值±arcsina 当a=1时 φ=90° 对L1载波，相当于4.8cm的距离误差 对L2载波，相当于6.1cm的距离误差 多路径效应对伪距测量比对载波相位测量的影响要大得多。 4.消除多路径误差的方法 较为有效的方法是恰当选择站址，注意避免信号反射物。 1）选站时应避免临近有大面积的平静的水面。 2)测站不宜选择在山坡上。 3)测站周围不宜有高层建筑物。 对接收机的要求 在天线下设抑径板或抑径圈 适当延长观测时间 由于多路径误差是时间的函数，其大小和符号会随着卫星的高度角变化而变化，所以在静态定位中经过较长时间的观测后，多路径误差的影响可大为削弱。 5.3 与卫星有关的误差 卫星星历误差 卫星钟误差 相对论效应等。 5.3.1 卫星星历误差 1.卫星星历 Y 升交点赤经Ω 轨道倾角i 近地点角距? 真近点角Vf 轨道长半轴a 近地点 赤道平面 轨道偏心率 升交点 Ω 卫星 r X ω Z i Vf b 2.卫星星历误差 由星历计算的卫星位置与其实际位置之差。 3.星历来源 （1）广播星历 根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历。 （2）实测星历 根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。 4.星历误差对定位的影响 a.影响测站坐标和接收机钟差改正数 b.影响的大小取决于卫星的几何图形 c.对测站坐标的影响可达数米、数十米甚至上百米 （1）对单点定位的影响： :为卫星星历引起的 :为星站之间的距离; 的误差; （2）对相对定位的影响： 求坐标差时，星历误差的共同影响可部分消除 残余误差估算公式： b — 基线长 db — 由于星历误差引起的基线误差 ds — 星历误差 ? — 站星距离 下表中列出了不同星历精度对不同长度基线的影响，表中取ρ=20000km。 5.消弱星历误差