GPS卫星定位测量的误差来源讲义.ppt

1; 了解卫星星历误差，卫星钟差及相对论效应。 理解接收机钟误差，相位中心位置误差的产生与消减方法。 掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。 ;第一节 GPS定位的误差概述;第一节 GPS定位的误差概述; 一、卫星星历误差 二、卫星钟差 三、相对论效应; 1．星历来源 2．星历误差对定位的影响 3．减弱星历误差影响的途径;1．星历来源;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。 实测星历 根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。; 单点定位 星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机钟差改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。 ; 相对定位 利用两站的同步观测资料进行相对定位时，由于星历误差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共同的影响可自行消去，从而获得高精度的相对坐标。 ;b ——基线长； db ——卫星星历误差所引起的基线误差； p ——卫星至测站的距离； ds ——星历误差； ——卫星星历的相对误差。 ;（1）建立自己的GPS卫星跟踪网独立定轨 （2）相对定位 （3）轨道松弛法; 卫星钟采用的是GPS 时，但尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟）,它们与理想的GPS时之间仍存在着难以避免的频率偏差或频率漂移,也包含钟的随机误差。这些偏差总量在1ms以内，由此引起的等效距离可达300km。; ; 经上述钟差改正后，各卫星钟之间的同步差可保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差不超过6m。卫星钟差或经改正后的残差，在相对定位中可通过差分法在一次求差中得到消除。; 相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟差的现象。 狭义相对论观点 —— 一个频率为f0的振荡器安装飞行速度为v的载体上，由于载体的运动，对地面观测者来说将产生频率变化。 ; 广义相对论观点 —— 处于不同等位面的振荡器，其频率将由于引力位不同而发生变化。 相对论效应的影响并非常数，经改正后仍有残差，它对GPS时的影响最大可达70ns，对精密定位仍不可忽略。;一、电离层折射 二、对流层折射 三、多路径误差; 电离层——地球上空大气圈的上层，距离地面高度在50~1000km之间的大气层。 当GPS信号通过电离层时，信号的传播路径会发生弯曲，使其传播速度发生变化，由此产生的距离差对测量的精度影响较大，必须采取有效措施削弱其影响。; 应该明确，电离层中的相对折射率与群折射率是不同的。码相位测量和载波相位测量应分别采用群折射率和相折射率。所以，载波相位测量时的电离层折射改正数和伪距测量时的改正数是不同的，两者大小相等，符号相反。;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;1、对流层及其影响 2、减弱对流层影响的措施 3、用霍普非尔德公式进行对流层折射改正;第三节 卫星信号传播误差;用改正模型进行对流层改正 利用同步观测值求差 ;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;第三节 卫星信号传播误差;第四节： 接收设备误差与图形强度; 在GPS测量时，为了保证随时导航定位的需要，卫星钟必须具有极好的长期稳定度。而接收机钟则只需要在一次定位的期间内保持稳定，所以，一般使用短期稳定交好、便宜轻便的石英钟，其稳定度约为10-10。如果接收机钟与卫星钟间的同步差为1μs，则由此引起的等效距离差约为300m。 ;第四节： 接收设备误差与图形强度; 在静态绝对定位中，可以认为各观测时刻的接收机钟差是相关的，设法建立一个钟误差模型，在平差计算中求解多项式系数。不过接收机钟的稳定性较差，钟差模型不易反映真实情况，难以充分消除其误差影响。 此外，还可以通过在卫星间求一次差来削弱接收机钟差的影响。;第四节： 接收设备误差与图形强度;第四节： 接收设备误差与图形强度 ;第四节： 接收设备误差与图形强度;第四节： 接收设备误差与图形强度;第四节： 接收设备误差与图形强度; 式中 σ0 ——等效距离的标准差 mx ——某定位元素的标准差 DOP——实际是权系数阵中主对角