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第五章 GPS定位的观测方程与误差分析 5.1 定位方法与观测量 一、定位方法分类 1）动态定位与静态定位： 动态定位——认为接收机相对于地面是运动的。 静态定位——认为接收机相对于地面静止不动。 2）绝对定位与相对定位： 绝对定位——求测站点相对于地心的坐标； 相对定位——求测站点相对于某已知点的坐标增量； 3）差分定位：在基准点上观测求得大气折射等改正，并及时发送给流动站，流动站用收到的改正数对观测数据进行改正，得精确点位。 二、观测量 几何距离——星站间的真实距离。 伪距——由接收机观测的带有钟差的星站距离。 码相位观测，得测码伪距（简称伪距）； 载波相位观测，得测相伪距（简称相位）。 观测量：伪距。 单位权中误差——伪距观测中误差，不完全合理。 5.2 GPS观测方程的列立 (5-2) 信号传播时间为： (5-３) (5-４) (5-５) ５.３　GPS观测方程的解算 ５.３.１　误差方程 一、必要观测与多余观测 二、误差方程的构成 5.5 GPS定位的误差来源及其影响 一般按来源分类： 与卫星有关的误差； 与信号传播有关的误差； 与接收设备有关的误差； 其它误差。 一、 与卫星有关的误差 1、卫星星历误差； 1）来源：地面监测站观测数据误差及星历数据计算方法不合理带来的误差。 2）大小：卫星位置偏差达数米至数十米。 3）性质：当地面两点间的距离较近（20km）时，对两点定位的影响具有相关性。 4）减弱措施： （1）相对定位；（残余误差随边长的增大而增大） （2）差分定位； （3）采用后处理星历； （4）建立自己的地面监测站，进行GPS卫星的定轨观测，求精密星历。 2、卫星钟差 1）来源：钟频稳定性。 2）对星站距离的影响达300km，改正后仍有6m。 3）性质：同星历误差。 4）减弱措施： 主要是相对定位或差分定位； 1、电离层折射 1）不改正使星站距离产生100多米误差； 2）影响性质： （1）码相位观测与载波相位观测的电离层折射大小相等，符号相反；（2）对相对定位的影响因相关性而大大减弱； 3）影响电离层折射的因素 （1）电磁波频率 250MHz电磁波的折射数为1600MHz电磁波折射数的约30倍，L1载波与L2载波的折射数显著不同。 （2）电磁波传播路径上的带电离子密度及带电粒子数： 电离层高度，200~400km时密度最大； 地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最大； 季节，夏天是冬天的4倍； 测站纬度，赤道最高，南北极最低； 年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年份可达1016/m2,最低年份近于零。58，69，80，91，02年最高； 卫星高度：高度越大，影响越小。 二、 与信号传播有关的误差 4）减弱措施：双频观测;模型改正；相对定位（残余误差随边长的增大而增大） ；差分定位；载波相位观测与码相位观测取平均。 2、对流层折射 1）对星站距离的影响达20米。 2）影响对流层折射的因素：温度、气压、湿度、卫星高度。 3）措施： （1）模型改正 90年代以前研究测距仪的大气折射影响，90年代以后直到目前还在研究对流层对GPS定位的影响。 （2）作为未知数求解； （3）相对定位（残余误差随边长的增大而增大） 。 3、多路径误差（如图） 由卫星发射的电磁波经多条路径到达接收机而引起的误差，其中一条路径是直接到达接收机，其它路径是经多次反射后到达接收机。 措施： 1）静态定位； 2）测站点避开反射物（建筑物、光滑地面、水域等）； 3）改善天线。 三、 与接收机有关的误差 接收机钟差 接收机安置误差 包括对中和整平误差，观测前应严格校正对点器。 观测误差：接收机对时间的观测精度有限引起的误差 天线相位中心位置偏差 即接收机天线的相位中心与几何中心不一致。 性质：与信号强弱及到达接收机的方向有