GPS原理及其应用_chapter4_1.ppt

GPS原理及其应用 主讲：徐晓华 第四章 GPS定位中的误差源 §4.1 概述 §4.2 相对论效应 §4.1 概述 GPS测量误差的来源 与卫星有关的误差 卫星轨道误差 卫星钟差 相对论效应 与传播途径有关的误差 电离层延迟 对流层延迟 多路径效应 与接收设备有关的误差 接收机钟差 接收机位置误差 接收机测量噪声 GPS测量误差的性质① 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 特点 随机 量级小 – 毫米级 GPS测量误差的性质② 系统误差（偏差 - Bias） 内容 其它具有某种系统性特征的误差 特点 具有某种系统性特征 量级大 – 最大可达数百米 GPS测量误差的大小① SPS（无SA） GPS测量误差的大小② SPS（有SA） GPS测量误差的大小③ PPS，双频，P/Y-码 消除或消弱各种误差影响的方法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 电离层延迟 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 §3.3 相对论效应 狭义相对论效应 广义相对论效应 3. 3相对论效应 相对论效应对卫星钟的影响① 狭义相对论 原理：时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。 对GPS卫星钟的影响： 结论：在狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变慢 相对论效应对卫星钟的影响② 广义相对论 原理：钟的频率与其所处的重力位有关 对GPS卫星钟的影响： 结论：在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变快 相对论效应对卫星钟的影响③ 相对论效应对卫星钟的影响 狭义相对论＋广义相对论 解决相对论效应对卫星钟影响的方法 第一步，首先考虑假定卫星轨道为半径为a的圆轨道： 解决相对论效应对卫星钟影响的方法（续） 第二步，进一步考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况： 其他问题 地面钟的狭义相对论效应 （表4-1） 在我国的纬度范围内，地面钟受到的狭义相对论效应的影响平均值为卫星钟的1% 狭义相对论效应的影响被自动吸收到接收机钟差项中 将站心距离R作为常数处理的影响 由此产生的误差也被自动吸收到接收机钟差项中 思考题 GPS定位中的误差源有哪三大类？分别包含什么误差的影响？ 相对论效应对GPS钟产生怎样的影响？如何应对？ * 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 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的来源 接收机的位置误差 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的性质 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的性质 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的大小 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的大小 GPS测量定位的误差源 概述 GPS测量误差的大小 GPS测量定位的误差源 概述 消除或消弱各种误差影响的方法 GPS测量定位的误差源 概述 消除或消弱各种误差影响的方法 GPS测量定位的误差源 概述 消除或消弱各种误差影响的方法 GPS测量定位的误差源 概述 消除或消弱各种误差影响的方法 GPS测量定位的误差源 相对论效应 GPS测量定位的误差源 相对论效应 相对论效应对卫星钟的影响 GPS测量定位的误差源 相对论效应 相对论效应对卫星钟的影响 GPS测量定位的误差源 相对论效应 相对论效应对卫星钟的影响 GPS测量定位的误差源 相对论效应 解决方法 课本上为： 因为：