GPS测量定位误差

1、GPS,原理及应用,第,6,章,GPS,测量定位误差,主要内容,6.1,误差的分类,6.2,与卫星有关的误差,6.3,与传播途径有关的误差,6.4,与接收设备有关的误差,6.5,其他误差,因素,6.1,误差的分类,6.1.1,按性质分类,系统误差,偶然误差,其它误差,系统误差（影响,系统误差（偏差,Bias,内容,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,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,偶然误差（影响,特点,随机,量级小,毫米级,偶然误差（观测噪声,Noise,一般优于波长,码元长度

2、的,1/100,C/A,码伪距,0.3m 3m,P(Y,码伪距,3cm 0.3m,载波相位,0.2mm 2mm,GPS,定位中出现的各种误差，按误差性质可分为,系统误差,偏差）和,偶然误差,两大类。其中系统,误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性,讲都比偶然误差要大得多，而且有规律可循，可,以采取一定措施来加以消除，因而是本章的主要,内容,其它误差,其它,软件,模型误差,GPS,控制系统,6.1.2,按来源分类,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,与卫星有关的误差,卫星轨道误差,卫星钟差,相对论效应,与接收设备有关的误差,接收机天线相位中心的,偏差和变化,接收机钟差,

3、接收机内部噪声,各类误差对导航定位的影响,单位：米,误差源,SA,启用,SA,关闭,SA,24.0,0.0,大气,电离层,对流层,7.0,2.0,7.0,2.0,钟和星历误差,2.3,2.3,接收机噪声,0.6,0.6,多路径,1.5,1.5,总用户等效距离误差,25.0,7.5,HDOP,1.5,1.5,水平误差,95,75.0,22.5,6.1.3,消除减弱上述系统误差的措施和方法,建立误差改正模型,求差法,参数法,回避法,上述各项误差对测距的影响可达数十米，有时,甚至可超过百米，比观测噪声大几个数量级。因,此必须加以消除和削弱。消除或削弱这些误差所,造成的影响的方法主要有,建立误差改正模

4、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,误差改正模型既可以是通过对误差特性、机制以,及产生的原因进行研究分析、推导而建立起来的理,论公式（如利用电离层折射的大小与信号频率有关,这一特性（即所谓的“电离层色散效应”）而建立,起来的双频电离层折射改正模型基本上属于理论公,式,也可以是通过大量观测数据的分析、拟合而建立,起来的经验公式。在多数情况下是同时采用两种方,法建立的综合模型（各种对流层折射模型则大体上,属于综合模型,由于改正模型本身的误差以及所获取的改正模型,各参数的误差，仍会有一部

5、分偏差残留在观测值中,这些残留的偏差通常仍比偶然误差要大得多,误差模型的精度好坏不等。有的误差改正模型效,果较好，例如双频电离层折射改正模型的残余偏差,约为总量的,1,左右或更小；有的效果一般，如多数,对流层折射改正公式的残余偏差约为总量的,510,左右；有的改正模型则效果较差，如由广播星历所,提供的单频电离层折射改正模型，残余误差高达,3040,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。如对流层延迟、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

6、同步观测值相互求差，来消,弱其影响,求差法,仔细分析误差对观测值或平差结果的影响，安排,适当的观测纲要和数据处理方法（如同步观测，相,对定位等），利用误差在观测值之间的相关性或在,定位结果之间的相关性，通过求差来消除或削弱其,影响的方法称为求差法,例如，当两站对同一卫星进行同步观测时，观测值中都包,含了共同的卫星钟误差，将观测值在接收机间求差即可消除,此项误差。同样，一台接收机对多颗卫星进行同步观测时,将观测值在卫星间求差即可消除接收机钟误差的影响,又如，目前广播星历的误差可达数十米，这种误差属于起,算数据的误差，并不影响观测值，不能通过观测值相减来,消除。利用相距不太远的两个测站上的同步观测

7、值进行相,对定位时，由于两站至卫星的几何图形十分相似，因而星,历误差对两站坐标的影响也很相似。利用这种相关性在求,坐标差时就能把共同的坐标误差消除掉。其残余误差（即,星历误差对相对定位的影响）一般可用下列经验公式估算,b=b,s,当基准长度,b=5km,测站至卫星的距离,P=25000km,时，即,使卫星星历误差的绝对值较大,例如,s=50m,但它对基线,的影响,b,很小，只有,1cm,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,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

8、,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,6.2,与卫星有关的误差,卫星星历（轨道）误差,定义,广播星历（预报星历）与精密星历（后处理星历,应对方法,精密定轨,轨道松驰,相对定位,卫星钟差,定义,应对方法,钟差多项式,t=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2,参数,物理同步误差与数学同步误差,相对论效应,狭义相对论效应,与钟的运动速度有关，使,星钟变慢,广义相对论效应,与钟所处位置的重力位有,关，使星钟变快,应对方法,事先调整钟速，根据卫星轨道进,行修正,6.2.1,卫星星历（轨道）误差,什么是卫星星历（轨道）误差,由广播星

9、历或其它轨道信息所给出的卫星位置,与卫星的实际位置之差称为星历误差。在一个观,测时间段中,1,3,小时）它主要呈现系统误差特,性,预报星历（广播星历）与实测星历（精密星历,预报星历,由全球定位系统的地面控制部分提供的经,GPS,卫星全球,所有用户播发的广播星历是一种最典型的、使用最为广泛,的预报星历。由于对作用在卫星上的各种摄动因素了解不,够充分，因而预报会产生较大的误差。这种星历对实时应,用的用户有着极其重要的作用，是导航和实时定位中必不,可少的数据。在精密定位的事后处理中也得到广泛的应用,由广播星历提供的,17,个星历参数计算出来的卫星位置的,精度约为,20,40m,有时可达,80m,左右

10、。全球定位系统正,式投入工作后，广播星历的精度提高到,5,10m,但是只,有特定的用户才能使用,P,码,Y,码）和不经人工干预的原,始广播星历，从这种“精密定位服务”,PPS,中获得精,确的定位结果。向全球所有用户开放的标准定位服务,SPS,的精度被人为地大幅度降低。有意识地降低调制,在,C/A,码上的广播星历的精度就是其中的一个重要措施,非常时期可能变得根本不能用,目前，许多国家和组织都在建立自己的,GPS,卫星跟踪网,开展独立的定轨工作。如由国际大地测量协会,IAG,第,八委员会领导的国际,GPS,协作网,CIGNET,Aero,Service,的,GPS,跟踪网等,实测星历（精密星历,实

11、测星历（精密星历）是根据实测资料进行事后处理而,直接得出的星历，精度较高。这种星历用于进行精密定位,的事后处理，对于提高精密定位精度，减少观测时间和作,业费用等具有重要作用，还可以使数据处理较为简便。由,于这种星历要在观测后一段时间（例如,1,2,个星期）才能,得到，所以对导航和实时定位无任何意义,应对方法,精密定轨,轨道松驰,相对定位,星历误差的大小主要取决于卫星跟踪系统的质量（如跟,踪站的数量及空间分布；观测值的数量及精度，轨道计算时,所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等）。此外和星历的,预报间隔（实测星历的预报间隔可视为零）也有直接关系,由于美国政府的,SA,技术，星历误差中还引入了大量

12、人为原因,而造成的误差，它们主要也呈系统误差特性,卫星星历误差对相距不远的两个测站的定位结果产生的影,响大体相同，各个卫星的星历误差一般看成是互相独立的,然而由于,SA,技术的实施，这一特性很可能破坏,6.2.2,卫星钟差,什么是卫星钟差,物理同步误差与数学同步误差,卫星上虽然使用了高精度的原子钟，但它们仍不可避免地存在,着误差。这种误差既包含着系统性的误差（由钟差、频偏、频漂等,产生的误差），也包含着随机误差。系统误差远比随机误差大，但,前者可以通过模型加以改正，因而随机误差就成为衡量钟的重要标,志。钟误差主要取决钟的质量,SA,技术实施后，卫星钟误差中又引入了由于人为原因而造成的,信号的随

13、机抖动。两个测站对卫星进行同步观测时，卫星钟的误差,对两站观测值的影响是相同的。各卫星钟的误差一般也被看成是互,相独立的,6.2.3,相对论效应,什么是相对论效应,广义相对论效应与狭义相对论效应,应对方法,相对论效应对卫星钟的影响,狭义相对论和广义相对论,狭义相对论,1905,运动将使时间、空间和物,质的质量发生变化,广义相对论,1915,将相对论与引力论进行了,统一,相对论效应对卫星钟的影响,1/3,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,f,f,s,m,c,s,m,V,GPS,f,c,V,f,f,f,f,c,V,f,c,V,f,f,f,f,V,s,s

14、,s,s,s,s,s,s,s,s,s,10,2,2,2,2,2,1,2,10,835,0,299792458,3874,2,2,1,1,则,光速,和真空中的,卫星的平均运动速度,考虑到,为,即两者的频率差,将变为,率,若安置到卫星上，其频,的钟,则在地面频率为,系中的运动速度为,若卫星在地心惯性坐标,结论：在狭义相对论效应作用下，卫星上钟的频率将变,相对论效应对卫星钟的影响,2/3,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,f,f,km,km,R,s,m,r,R,f,c,f,c,W,W,f,f,W,W,T,s,T,s,10,2,2,3,14,2,2,2,2,10

15、,284,5,26560,6378,10,986005,3,1,1,则,卫星的地心距近似取,近似取,若地面处的地心距,其中,为,将的差异,与放在地面上时钟频率,则同一台钟放在卫星上,为,地面测站处的重力位,为,若卫星所在处的重力位,结论：在广义相对论效应作用下，卫星上钟的频率,变快,相对论效应对卫星钟的影响,3/3,相对论效应对卫星钟的影响,狭义相对论广义相对论,f,f,f,f,f,10,2,1,10,449,4,为,上时总的变化量,钟频率相对于其在地面,用下，卫星上,义相对论效应的共同作,在狭义相对论效应和广,s,f,f,1,令,相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和,重力位

16、）不同而引起卫星钟和接收钟之间产生相对钟误差的现象,严格地说，将其归入与卫星有关的误差不完全准确。但由于相,对论效应主要取决于卫星的运动速度和重力位，并且是以卫星钟,误差的形式出现的，因此将其归入此类误差,解决相对论效应对卫星钟影响的方法,方法（分两步）：首先考虑假定卫星轨道为圆轨道的情况,后考虑卫星轨道为椭圆轨道的情况,第一步,MHz,MHz,5,2299999954,10,10,449,4,1,23,10,10,调低后的频率为,到卫星上去的钟的频率,在地面上调低将要搭载,GD,r,oc,oc,L,r,r,T,t,t,t,a,t,t,a,a,t,t,t,t,m,s,c,F,t,E,A,e,F

17、,t,t,t,t,2,2,1,0,1,2,1,10,2,2,1,10,442807633,4,2,sin,应为,正,因而，实际卫星钟的改,上改正数,时，在卫星钟读数上加,在时刻,sin,2290,t,E,e,t,t,r,课本上为,因为,km,26560,2290,A,A,F,第二步,与卫星有关的误差对伪距测量和载波相位测量所造成,的影响相同,注意,6.3,与传播途径有关的误差,对流层延迟,电离层延迟,多路径效应,电离层延迟,电离层,自由电子,与信号的频率有关,与信号频率的平方成反比（色散,效应,与信号传播途径上的电子密度有关，而电子密度又与,高度、时间、季节、地理位置、太阳活动等有关,电离层对

18、载波和测距码的影响，大小相等，符号相反,应对方法,模型改正,单层电离层模型,双频改正,相对定位,多路径效应,多路径效应,应对方法,观测地点的选择、接收设备的性,能、长时间观测、数据处理方法,对流层延迟,对流层,对流层延迟的干分量与湿分量,相对与,GPS,信号，与信号的频率无关（非色散,应对方法,相对定位,模型改正,气象元素,干温、湿温、气压,Hopefield,模型,Saastamoinen,模型等,6.3.1,预备知识,电磁波的传播特性,基本特性,T,f,v,T,t,T,f,f,0,2,1,2,为波速,为初相,为时间,为相位,为周期,为频率,为角频率,v,t,T,f,0,电磁波的传播特性（续

19、,传播速度与大气折射,光速,T,f,c,vac,vac,v,c,n,vac,6,10,1,n,N,p,p,g,v,v,v,f,n,f,n,n,p,p,g,折射率,n,与折射系（指）数,N,相速与群速,大气的结构,电离层,50,70km,以上,带电粒子,色（弥）散型介质,对流层,0km40km,各种气体元素、水蒸气和尘埃等,非色（弥）散型介质,6.3.2,对流层延迟,对流层是高度为,40km,以下的大气层，大气密度大，成分复杂，大,气的状况随着地面的气候变化而变化。这就使得对流层折射比电离层,折射更为复杂。电磁波通过对流层时传播速度将发生变化，路径也将,产生弯曲（只有在高度角很小时才能表现出来，

20、一般不需考虑）。天,顶方向的对流层延迟数约为,2.3m,天顶距,z=80,时，对流层延迟将增,加至约,13m,目前采用的对流折射改正公式较多。霍普菲尔德,Hop,field,公式被广泛采用,对流层延迟和对流层延迟改正,定义,称其为大气折射率,通常令,对流层改正,为对流层延迟,称,故,时，有,当,则,为信号传播的真实距离,设,称为大气折射系数,ty,refractivi,c,atmospheri,n,N,s,d,n,c,s,d,n,c,x,x,x,s,d,n,c,t,c,t,d,n,c,cdt,dt,n,c,dt,n,c,dt,n,c,dt,n,c,vdt,atmosphere,of,index

21、,refractive,n,n,c,v,s,s,k,k,k,s,t,t,t,t,k,k,K,t,t,t,6,0,0,10,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,对流层延迟和对流层延迟改正（续,对流层的色散效应,折射率与信号波长的关系,4,2,6,0136,0,6288,1,604,287,10,N,波长,N*10e6,红光,0.72,290.7966,紫光,0.40,298.3153,L1,1902936.728,287.6040,L2,2442102.134,287.6040,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

22、效应,对流层延迟和对流层延迟改正（续,大气折射率,N,与气象元素（温度、气压和湿度）的关,系,Smith,和,Weintranb,1954,为水气压，单位,单位,为气温，为绝对温度,为大气压，单位,称为湿气分量,称为干气分量,其中,mbar,e,K,T,mbar,P,N,N,T,e,T,P,N,N,N,w,d,w,d,2,4810,6,77,6,77,s,w,s,d,s,ds,N,ds,N,Nds,s,16,16,16,10,10,10,对流层延迟与大气折射率,N,霍普菲尔德,Hopfield,改正模型,出发点,11000,16,273,72,148,40136,4,4,w,s,d,s,w,w

23、,s,w,s,d,d,s,d,w,d,d,h,T,h,s,h,h,h,h,N,h,h,h,h,N,N,N,N,M,R,C,RT,PV,g,dh,dP,dh,dT,的量表示为测站上的值,含下标,其中,投影函数的修正,为水气压,s,w,s,d,s,w,s,s,w,s,d,s,s,d,w,d,w,d,e,h,T,h,h,h,e,T,K,h,h,T,P,K,E,K,E,K,s,s,s,11000,16,273,72,148,40136,4810,10,2,155,10,2,155,25,2,sin,25,6,sin,2,7,7,2,1,2,2,1,2,高度等有关的量,是与测站气压、温度,其中,3,2,

24、1,3,2,1,sin,sin,1,a,a,a,a,E,a,tgE,a,E,m,霍普菲尔德,Hopfield,改正模型,对流层折射模型,萨斯塔莫宁,Saastamoinen,改正模型,原始模型,有关，可查表获得,和,与,有关，可查表获得,与,其中,s,s,s,s,s,s,s,s,h,E,R,h,B,h,h,W,R,h,W,E,tg,B,e,T,P,E,s,00028,0,2,cos,0026,0,1,05,0,1255,sin,002277,0,2,2,8,3,2,10,716,0,10,15,0,16,1,4810,16,05,0,1255,sin,002277,0,s,s,s,s,s,s,

25、s,s,h,h,a,ctgE,e,T,P,T,E,E,E,E,E,tg,a,e,T,P,E,s,其中,拟合后的公式,勃兰克,Black,改正模型,20,0,69,3,002312,0,13000,96,3,98,148,6,0,92,1,273,00015,0,076,0,833,0,1,1,cos,1,1,1,cos,1,1,2,3,0,0,2,0,2,0,w,s,s,s,d,w,s,d,E,s,w,w,s,d,d,K,T,P,T,K,h,T,h,E,b,T,l,E,b,h,h,l,E,K,E,b,h,h,l,E,K,s,其中,对流层改正模型综述,不同模型所算出的高度角,30,以上方向的延迟

26、,差异不大,Black,模型可以看作是,Hopfield,模型的修正形式,Saastamoinen,模型与,Hopfield,模型的差异要大,于,Black,模型与,Hopfield,模型的差异,气象元素的测定,气象元素,干温、湿温、气压,干温、相对湿度、气压,水气压,es,的计算方法,由相对湿度,RH,计算,000256908,0,213166,0,2465,37,2,s,T,s,T,e,RH,e,s,s,P,w,T,s,T,w,T,w,e,s,e,W,T,g,W,T,g,W,T,g,w,T,g,w,T,g,e,T,e,w,w,3,10,68,1,1,4,10,5,4,3,2,1,02808

27、,5,16,373,246,1013,由干温、湿温和气压计算,1,16,373,1,1205,26,1,16,373,03945,8,7,3,2,1,10,1813,3,1,0187265,0,1,16,373,19728,18,w,T,w,T,e,T,g,e,T,g,T,T,g,w,w,w,w,误差分析,模型误差,气象元素误差,量测误差,仪器误差,读数误差,测站气象元素的代表性误差,实际大气状态与大气模型间的差异,结论,卫星信号通过对流层时传播速度要发生,变化，从而使测量结果产生系统误差。对流,层折射的大小取决于外界条件（气温、气压,温度等）。对流层折射对伪距测量和载波,相位测量的影响相同,

28、6.3.3,电离层延迟,地球大气层的结构,电离层是高度位于,50km,至,1000km,之间的大,气层。由于太阳的强烈辐射，电离层中的部分气,体分子将被电离形成大量的自由电子和正离子,当电磁波信号穿过电离层时，信号的路径会产生,弯曲（但对测距的影响很微小，一般可不顾及,传播速度会发生变化（其中自由电子起主要作,用）。所以用信号的传播时间乘上真空中的光速,而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何,距离。对于,GPS,信号来讲，这种距离差在天顶方,向最大可达,50m,太阳黑子活动高峰年,11,月份的,白天），在接近地平方向时（高度角为,20,时）则,可达,150m,GPS,信号在电离层中的传播特

29、性,相速与群速,相速,群速,相速与群速的关系,相折射率与群折射率的关系,称为相速,其中相位的速度又简,为,相位的速度,则该电磁,频率为,传播，其波长为,假设有一电磁波在空间,f,v,v,f,ph,ph,群速”表示，群速,的传播可以用,群波来说，其最终能量,对于频率略微不同的一,2,d,df,v,gr,d,dv,v,v,ph,ph,gr,df,dn,f,n,n,ph,ph,gr,电离层折射,即相位超前,或,故,恒为正值,为电子密度,因,可取近似值,一般,有,则,近似地可取,关系,量、电子所带电荷等有,等与电子密度、电子质,其中,ph,gr,ph,gr,e,e,gr,ph,ph,ph,gr,gr,

30、ph,ph,v,v,n,n,N,Hz,N,c,c,f,c,f,c,f,f,c,n,df,f,c,dn,f,c,n,c,c,c,f,c,f,c,f,c,n,n,c,v,n,c,v,3,40,1,2,1,2,1,1,2,2,2,2,2,3,2,2,2,3,2,2,2,4,3,2,4,4,3,3,2,2,电离层折射（续,称为总电子含量,则,令,为,成的距离延迟,电离层折射对相位所造,为,成的距离延迟,电离层折射对相位所造,TEC,TEC,c,f,c,T,TEC,f,TEC,c,f,c,T,TEC,f,ds,N,TEC,ds,N,f,ds,f,c,ds,ds,f,c,ds,ds,n,ds,N,f,ds

31、,f,c,ds,ds,f,c,ds,ds,n,iono,gr,ph,iono,gr,iono,ph,ph,iono,ph,e,e,gr,iono,gr,iono,gr,e,ph,iono,ph,iono,ph,3,40,3,40,3,40,3,40,3,40,1,3,40,1,2,2,2,2,2,2,0,2,2,0,2,2,0,2,2,0,影响电子密度和总电子含量的因素,电子密度与总电子含量,电子密度：单位体积中所包含的电子数,总电子含量,TEC,Total Electron Content,底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整,个电离层的一个柱体内所含的电子总数,电,离层,地,球,TE

32、C,柱,体底,面积,为1,m,2,电子密度,与高度有关,与地方时有关,与太阳活动有关,与季节有关,与位置有关,大气高度与电子密度的关系,地方时与电子含量的关系,太阳活动情况与电子含量的,关系,与太阳活动密切相关,太阳活动剧烈时，电子含,量增加,太阳的活动周期约为,11,年,地理位置与电子含量的关系,电离层延迟的改正方法,概述,经验模型改正,双频改正,实测模型改正,国际参考电离层模型,IRI,International,Reference Ionosphere,由国际无线电科学联盟,URSI,International,Union of Radio Science,和空间研究委员会,COSPAR

33、,Committee on Space,Research,提出,描述高度为,50km-2000km,的区间内电子密度,电子温度、电离层温度、电离层的成分等,以地点、时间、日期等为参数,电离层改正的经验模型,Bent,模型,由美国的,R.B.Bent,提出,描述电子密度,是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数,Klobuchar,模型,特点,由美国的,J.A.Klobuchar,提出,描述电离层的时延,广泛地用于,GPS,导航定位中,GPS,卫星的导航电文中播发其模,型参数供用户使用,Klobuchar,模型（续,中心电离层,电离层,地球,约,3,50km,中心电离层,电离层穿刺点,I,P,天

34、顶方向,Z,Klobuchar,模型（续,模型算法,文提供,由卫星所发送的导航电,其中,天顶方向的电离层时延,信号的电离层穿刺点处,3,2,1,0,3,2,1,0,14,2,cos,10,5,sec,3,0,3,0,9,i,i,P,A,t,P,A,Z,T,i,i,i,i,m,i,i,i,m,i,h,g,Klobuchar,模型（续,模型算法,3,90,96,2,1,sec,15,0,291,cos,6,11,4,78,0,291,cos,sin,cos,4,20,445,el,Z,IP,Z,UT,t,IP,t,a,a,EA,a,EA,IP,el,EA,IP,S,IP,IP,IP,IP,m,S,

35、S,IP,S,IP,IP,IP,m,处的天顶距,为卫星信号在,处的地方时,为,有,北纬,于东经,考虑到目前地磁北极位,为卫星的方位角,点的地心经纬度,计算,在点心的夹角,和,计算测站,下面步骤计算,处的地磁纬度，可采用,为信号的电离层穿刺点,改正效果：可改正,60,左右,电离层延迟的双频改正,54573,2,54573,1,3928,0,6469,0,154,120,154,120,120,154,2,1,3,40,2,1,2,1,2,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1,1,2,1,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,2,2,

36、1,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,2,2,2,2,1,1,2,1,2,2,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,iono,gr,V,V,V,V,V,V,f,f,f,V,f,f,f,V,f,f,f,f,A,f,f,f,f,A,f,f,f,f,A,f,A,f,A,f,A,f,A,S,S,L,L,f,A,V,f,A,TEC,A,故,即,得,则,实际的站星距为,星距为,上的测距码所测定的站,采用,星距为,上的测距码所测定的站,采用,设,或电离层延迟改正,即有电离层延迟,令

37、,电离层延迟的双频改正（续,电,离,层,地,球,约,3,5,0,km,中,心,电,离,层,电,离,层,穿,刺,点,I,P,天,顶,方,向,Z,地,心,测,站,S,EA,电离层延迟的实测模型改正,基本思想,利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟,利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的,TEC,实测模型,局部（区域性）的实测模型改正,方法,为原点坐标,为展开式的系数（待求,展开式的最高阶数,为变量的二元泰勒级数,和,为以,点的太阳时,为,点的地心纬度,为,其中,0,0,max,max,0,0,0,0,max,max,s,E,s,m,n,UT,LT,s,IP,s,IP,s,s,E,s,TEC,n

38、m,n,n,m,m,m,n,nm,适用范围：用于局部地区的电离层延迟改正,电离层延迟的实测模型改正,全球（大范围）的实测模型改正,方法,为球谐系数（待求,多项式,次正规化缔合勒让德,阶,的,多项式,和勒让德,为基于正规化函数,数,为球谐展开式的最高阶,点的太阳时,为,点的地心纬度,为,其中,nm,nm,m,n,nm,nm,n,n,n,m,nm,nm,nm,b,a,Legendre,m,n,P,Legendre,m,n,P,m,n,P,n,UT,LT,s,IP,s,IP,ms,b,ms,a,P,s,TEC,sin,cos,sin,max,0,0,max,适用范围：用于大范围和全球的电离层延迟改正

39、,格网化的电离层延迟改正模型,电磁波信号通过电离层时传播速度会产生变化，致使量,测结果产生系统性的偏离，这种现象称为电离层折射。电离层,折射的大小取决于外界条件（时间、太阳黑子数、地点等）和,信号频率。在伪距测量和载波相位测量中，电离层折射的大小,相同，符号相反,结论,6.3.4,多路径效应,多路径,Multipath,误差,在,GPS,测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号,反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的,信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产,生所谓的“多路径误差,多路径效应,由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多,路径效应,经某些物体表面反射后到达接收机的

40、,信号，将和直接来自卫星的信号叠加进,入接收机，使测量值产生系统误差。多,路径误差对伪距测量的影响比载波相位,测量的影响严重。该项误差取决于测站,周围的环境和接收天线的性能,反射波,反射波的几何特性,z,H,z,H,z,z,H,z,z,H,z,GA,z,GA,GA,OA,GA,sin,4,2,sin,2,sin,2,1,1,sin,2,cos,1,sin,2,cos,1,2,cos,2,为,号的相位差,反射信号相对于直接信,为,号多经过的路径长度,反射信号相对于直接信,H,A,O,G,S,S,S,z,z,2z,反射波的物理特性,反射系数,a,极化特性,GPS,信号为右旋极化,反射信号为左旋极化,多路径误差,受多路径效应影响的情况下的接收信号,t,U,t,U,t,U,t,U,t,U,S,t,U,a,t,U,a,t,U,a,t,U,a,t,U,t,U,a,t,U,S,S,S,t,U,a,S,t,U,S,r,d,r,d,sin,sin,cos,cos,sin,sin,cos,cos,cos,sin,sin,cos,cos,1,sin,sin,cos,cos,cos,cos,cos,cos,cos,为,因为接收信号也可表示,实际接收信号,