GPS测量与数据处理-3-1.ppt

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 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 SPS（无SA） SPS（有SA） PPS，双频，P/Y-码 * 武汉大学测绘学院 卫星应用工程研究所 3.1 概述 误差分类 按性质分 系统误差（偏差 - Bias） 偶然误差 第三章、GPS定位中的误差源 误差分类（续） 按来源分 与卫星有关的误差 卫星星历误差 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 接收机噪声 接收机的位置误差 接收机天线相位中心的偏差和变化 消除或消弱上述误差影响的方法和措施 建立误差改正模型 原理：采用模型对观测值进行修正 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。如电离层延迟和对流层延迟改正模型等 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。如电离层延迟、对流层延迟、卫星轨道误差的影响等具有较强的空间相关性，就可以通过相距不远的不同地点的同步观测值相互求差，来消弱其影响 消除或消弱上述误差影响的方法和措施(续) 选择较好的硬件和较好的观测条件(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。如对于电磁波干扰、多路径效应等的应对方法等 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 3.2 钟误差 重要性 由于GPS定位中，需要观测的是信号发送到接收的时间差，再用公式(t2-t1)×c计算卫星到接收机距离，进而计算接收机所在位置。由于信号传播速度c的值很大，所以时间量测(钟)的误差对定位、导航结果的影响很大 提示: GPS定位原理 钟差, 钟速和钟漂 钟差 钟速 钟漂 物理同步误差 量级：ms 数学同步误差 量级：ns IGS精密钟差 钟的稳定度 定位导航时，钟误差的解决方案 忽略卫星钟的数学同步误差 利用测距码伪距单点定位法确定接收机的钟差 什么是伪距？什么是单点定位？ 通过其他渠道获取高精度卫星钟钟差 IGS精密星历 通过观测值相减来消除公共的钟差项 3.3 相对论效应 狭义相对论和广义相对论 狭义相对论 广义相对论 相对论效应对卫星钟的影响 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（续） 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（续） 狭义相对论＋广义相对论 解决相对论效应影响的方法 方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况；然后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况。 第一步： 第二步： 改正项 的量级：20ns,单点定位中需考虑 需要说明的两个问题 地面钟的狭义相对论效应 地面站地心距作为常数引起的误差 3.4 卫星星历误差 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 GPS卫星的广播星历和精密星历 国际GPS服务(/) IGS (International GPS Service) 功能… 产品… IGS组成 GPS卫星跟踪网 资料中心 分析中心 中央局和管理委员会 IGS跟踪站分布图 /network/complete.html * 武汉大学测绘学院 卫星应用工程研究所