GNSS定位测量技术（含实训手册） 课件 5GNSS误差来源.pptx

GNSS误差来源 一二三四目 录CONTENTS误差来源总述误差分析 消除或消弱各种误差影响的方法 误差来源概述一、 一、误差来源总述0204（二）（四）（三）误差的分类GNSS定位中，影响观测量精度的主要误差源与卫星有关的误差（卫星轨道误差、卫星钟差、相对论效应）与信号传播有关的误差（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（接收机天线相位中心的偏移和变化、接收机钟差、接收机内部噪声）为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差 一、误差来源概述0204（二）（四）（三）根据误差的性质可分为：（1）系统误差：具有某种系统性特征，量级大、最大可达数百米。主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、以及大气折射的误差等，可通过一定的方法进行消除或者削弱。（2）偶然误差：具有一定的偶然性，包括多路径效应误差和观测误差等。选用较好的硬件和观测条件延长观测时间 误差分析二、 二、误差分析0204（二）（四）（三）（一）与卫星有关的误差1、卫星轨道误差（星历误差） 定义：由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。 广播星历（预报星历）的精度 ?20～ ?100米精密星历（后处理星历）的精度 可达1厘米应对方法精密定轨(后处理)相对定位或差分定位 二、误差分析0204（二）（四）（三）（一）与卫星有关的误差2、卫星钟差 定义：GNSS观测量均以精密测时为依据。无论码相位观测还是载波相位观测，都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在1 ms内，引起的等效距离误差可达300km。 可通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定，参数由主控站测定，通过卫星的导航电文提供给用户,并用二阶多项式表示： ?tj = a0 + a1 (t-t0c) + a2 (t-t0c)2 经钟差模型改正后，各卫星钟之间的同步差保持在5~10ns以内，引起的等效距离偏差不超过3m。 通过精密星历获得精确的卫星钟差值，国际GNSS服务组织IGS给出0.1ns 二、误差分析0204（二）（四）（三）（一）与卫星有关的误差3、相对论效应 定义：指由于卫星钟和接收机钟所处的运动状态(运动速度和重力位)不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。 根据狭义相对论，地面上一个频率为f0的时钟，安装在运行速度为Vs（已知）的卫星上后，钟频将发生变化，改变量为：上式中，am为地球平均半径，Rs为卫星轨道平均半径。 二、误差分析0204（二）（四）（三）（二）与信号传播有关的误差 1、电离层延迟和对流层延迟误差 电磁波传播是在大气介质中，在到达地面接收机前要穿过性质、状态各异且不稳定的若干大气层，这些因素可能改变电磁波传播的方向、速度和强度。有明显误差的是电离层延迟误差和对流层延迟误差。 电离层是高度在60~1000KM的大气层，由于太阳紫外线、γ射线等光线的照射导致中性分子被电离，产生正负离子，导致电磁波信号的传播速度发生变化，即为电离层延迟； 在高度在50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟为对流层延迟，对流层延迟 80%～90% 是由于大气中干燥气体引起的,称为干分量；其余10%～20%是由水蒸气引起的，称为湿分量。该误差取决于对流层的温度、压力和相对湿度。 二、误差分析0204（二）（四）（三）（二）与信号传播有关的误差2、多路径效应：也称多路径误差 定义：接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。 安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。 二、误差分析0204（二）（四）（三）（三）接收设备有关的误差1、接收机天线相位中心的偏移和变化 GNSS定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准，在理论上，天线相位中 心与仪器的几何中心应保持一致。 实际上，随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。 仪器生产厂家会提供具体改正数。近年来国产测绘设备异军突起，作为测绘设备的后起之秀，国产测绘设备与进口设备目前在中国市场处于均势，但从长远来看，国产设备必将脱颖而出，独领风骚。2、接收机钟差 GPS接收机一般设有高精度的石英钟，日频率稳定度约为10-11。如果接