GPS测量的误差源及其影响.ppt

7.2 与信号传播有关的误差——电离层折射 地球的大气 电离层对C/A码影响 在电离层中以群速Vg传播 电离层对载波影响 载波是正弦波 在电离层中以相速度传播 电离层影响与太阳黑子活动有关 与卫星到接收机方向有关，天顶方向最大50m延迟高度角20°时150m延迟 6.2 与信号传播有关的误差——对流层折射 地球的大气 6.2 与信号传播有关的误差——多路径误差 6.3 与卫星有关的误差——卫星星历误差 6.3 与卫星有关的误差——卫星钟误差 6.3 与卫星有关的误差——相对论效应 6.4 与接收机有关的误差 接收机钟误差 定义：接收机钟的误差导致定位导航的误差 减弱方法 将接收机钟差当作独立未知参数，在数据处理中与接收机位置同时求解 认为各时刻接收机钟差相关，将接收机钟差表示为时间多项式 通过在卫星间求差予以消除 接收机位置误差 定义：接收机天线相位中心经天线高改正后与测点位置的偏差 天线置平和对中误差，量取天线高误差 天线相位中心位置的偏差 天线相位中心位置 天线的平均相位中心与几何中心：理论上应一致 天线平均相位中心的偏差：随信号输入的强度和方向而变化，与理论上的相位中心有差别 天线平均相位中心偏差的消除：归心改正、消去法 6.5 其他误差 6.6 小结消除或消弱各种误差影响的方法和措施①  模型改正法 原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正 适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式 所针对的误差源 相对论效应 电离层延迟 对流层延迟 卫星钟差 限制：有些误差难以模型化 消除或消弱各种误差影响的方法和措施② 求差法 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。 所针对的误差源 如对流层延迟 对流层延迟 卫星轨道误差 限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱 消除或消弱各种误差影响的方法和措施③ 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 限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计 消除或消弱各种误差影响的方法和措施④ 回避法 原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响 适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。 所针对的误差源 电磁波干扰 多路径效应 限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性 思考题 1：影响TEC的因素有哪些？ 2：狭义相对论和广义相对论效应对卫星钟分别产生怎样的影响？怎样解决？ 3：应对多路径效应影响的方法有哪些? 本章练习题 1．在GPS测量定位中，其主要误差源是什么误差？系统误差主要包括哪几种？? ? 2．GPS卫星星历误差的实质是什么？? ? 3．广播星历与实测星历的优缺点？? ? 4．星历误差对定位的影响有哪些？减弱星历误差影响的途径有几种？? ? 5．相对论效应是怎样产生的？如何解决？? ? 6．电离层折射及其影响有哪些？减弱电离层影响的有效措施有几种？? ? 7．对流层折射及其影响有哪些？减弱对流层影响的有效措施有几种？? ? 8．多路径效应是什么？怎样防止？? ? 9．减弱接收机钟差比较有效的方法是什么？? ? 10．接收机天线的相位中心与其几何中心的区别在哪里？ 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 多路径（Multipath）误差 在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。 多路径效应 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。 应对多路径误差的方法 观测上 选择合适的测站 硬件上 采用抗多路径误差的仪器设备 抗多路径的天线：带抑径板或抑径圈的天线，极化天线 抗多路径的接收机：窄相关技术MEDLL(Multipath Estimating Delay Lock Loop)等 数据处理上 加权 参数法 滤波法 信号分析法 定义 由星历所给出的卫星在空间的位置与卫星实际位置之差称为卫星星历误差。在GPS定位导航应用中，卫星星历误差特指GPS卫星的星历误差 星历数据来源 广播星历（预报星历）：每小时更新一次（导航电文第1、2、3子桢更新时间） 精密星历（实测星历）：测后1~2星期可得到 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