GNSS定位测量技术课件：GPS测量的主要误差来源及其影响.pptx

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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。

;任务一GPS测量误差的来源及分类;任务一GPS测量误差的来源及分类;一、GPS测量误差的来源;二、GPS测量误差的性质;7;三、GPS测量误差的大小;三、GPS测量误差的大小;三、GPS测量误差的大小;三、GPS测量误差的大小;四、消除或消弱各种误差影响的方法;四、消除或消弱各种误差影响的方法;四、消除或消弱各种误差影响的方法;四、消除或消弱各种误差影响的方法;一、卫星星历误差

二、卫星钟差

三、相对论效应;1．星历误差来源

2．星历误差对定位的影响

3．减弱星历误差影响的途径;1．星历误差来源;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。（精度米级）

实测星历根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。（精度厘米级）;

绝对定位

广播星历误差对测站坐标的影响有SA政策时达100米，无SA政策时为20~30米

星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形

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）相对定位或者差分定位

（3）采用后处理星历;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，??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—1905年：运动将使时间、空间和物质的质量发生变化。

广义相对论—1915年：将相对论与引力论进行了统一。

;狭义相对论观点——一个频率为f0的振荡器在一个运动载体上相对于地面上的观测者来说将产生频率偏移。

广义相对论观点——处于不同等位面的振荡器，其频率将因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;卫星轨道;大气折射效应;电离层折射误差

地面向上50~1000km的大气层

使路径弯曲

传播速度变慢

电离层影响

天顶方向50米

地平方向150米

;相波与群波;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。

电离层改正的大小主要取决于电子总量和信号频率;34;电子密度与总电子含量;电子密度与大气高度的关系;电子含量与地方时的关系;电子含量与太阳活动情况的关系;一、电离层折射;一、电离层折射;对流层折射误差

地面向上40m的大气底层

使路径弯曲

传播速度与信号频率无关

对流层影响

天顶方向2.3米

地平方向20米

;对流层的色散效应

折射率与信号波长的关系

对流层对不同波长的波的折射效应

结论

对于GPS卫星所发送的电磁波信号，对流层不具有色散效应

;对流层折射率N与温度、气压和湿度的关系

Smith和Weintranb，1954

;利用模型进行改正（气象参数）

修正后仍有5%-10%误差

霍普菲尔德（Hopfield）改正模型

萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型

勃兰克（Black）改正模型

利用同步观测求差法

适用于短基线（20km）

卫星间差分比测站间差分效果好

作为未知数，平差时求解

;不同模型所算出的高度角30?以上方向的延迟差异不大

该方法设备简单，方法易行，但由于水气在空间的分布不均匀，不同时间、不同地点水气含量相差甚远，用通一模型很难准确描述