GPS原理和应用第六讲讲解.ppt

GPS原理及其应用 (六) 第三章 GPS定位中的误差源 §3.4 卫星星历误差 §3.5 电离层延迟 §3.4 卫星星历误差 3. 4卫星星历（轨道）误差 定义 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。 星历误差对单点定位的影响 星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形 星历误差对相对定位的影响 §3.5 电离层延迟 3. 5 电离层延迟 地球大气结构 大气折射效应 大气折射 信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。 色散介质与非色散介质 色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同 非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同 对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质 相速与群速① 相速 群速 相速与群速的关系 相折射率与群折射率的关系 相速与群速② 电离层折射① 电离层折射② 电子密度与总电子含量 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（TEC – Total Electron Content）：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所含的电子总数。 电子密度与大气高度的关系 电子含量与地方时的关系 电子含量与太阳活动情况的关系 与太阳活动密切相关，太阳活动剧烈时，电子含量增加 太阳活动周期约为11年 电子含量与地理位置的关系 常用电离层延迟改正方法分类 经验模型改正 方法：根据以往观测结果所建立的模型 改正效果：差 双频改正 方法：利用双频观测值直接计算出延迟改正或组成无电离层延迟的组合观测量 效果：改正效果最好 实测模型改正 方法：利用实际观测所得到的离散的电离层延迟（或电子含量），建立模型（如内插） 效果：改正效果较好 电离层改正的经验模型简介① Bent模型 由美国的R.B.Bent提出 描述电子密度 是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数 国际参考电离层模型（IRI – International Reference Ionosphere） 由国际无线电科学联盟（URSI – International Union of Radio Science）和空间研究委员会（COSPAR - Committee on Space Research）提出 描述高度为50km-2000km的区间内电子密度、电子温度、电离层温度、电离层的成分等 以地点、时间、日期等为参数 电离层改正的经验模型简介② Klobuchar模型 由美国的J.A.Klobuchar提出 描述电离层的时延 广泛地用于GPS导航定位中 GPS卫星的导航电文中播发其模型参数供用户使用 Klobuchar模型① 中心电离层 Klobuchar模型② 模型算法 Klobuchar模型③ 模型算法（续） 改正效果：可改正60％左右 电离层延迟的双频改正 电离层延迟的实测模型改正① 基本思想 利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟 利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的TEC实测模型 类型 局部模型 适用于局部区域 全球模型 适用于全球区域 电离层延迟的实测模型改正② 局部（区域性）的实测模型改正 方法 适用范围：局部地区的电离层延迟改正 电离层延迟的实测模型改正③ 全球（大范围）的实测模型改正 方法 适用范围：用于大范围和全球的电离层延迟改正 格网化的电离层延迟改正模型 * GPS原理及其应用 * 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组 广播星历（预报星历）的精度 (无SA) ?20～30米 (有SA) ?100米 精密星历（后处理星历）的精度 可达1厘米 应对方法 精密定轨(后处理) 相对定位或差分定位 GPS测量定位的误差源 卫星星历（轨道）误差 GPS测量定位的误差源 卫星星历（轨道）误差 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 地球大气层的结构 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 地球大气结构 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 大气折射效应 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 相速与群速 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 相速与群速 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层折射 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层折射 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子密度与总电子含量 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子密度与大气高度的关系 GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子含量与地方时的关系 1700年 – 1