《GPS测量定位误差》PPT课件

1、第7章GPS测量位置误差、主要内容、7.1误差分类、7.2卫星相关误差、与7.3传播路径相关的误差、与7.4接收设备相关的误差、7.5其他误差(因素)、7.1误差分类、按7.1.1特性分类、系统误差系统误差(偏差-Bias) 特性随机大小小毫米级别，偶然误差(观察噪音)- C/A代码伪距：0.3m 3m P(Y)代码伪距：3cm 0.3m载波相位：0.2mm 2mm，GPS定位中出现的各种错误根据错误特性分为系统错误(偏差)和偶然错误两类茄子其中，系统误差对大小或定位结果的危险性远远大于偶然误差，有规律，可以采取一定措施消除，按牙齿章节的主要内容、其他误差、其他软件模型误差GPS控制系统、7.

2、1.2来源分类，与传播路径相关的误差电离层延迟对流层延迟多径效应、卫星相关误差卫星轨道误差卫星时钟差相对论效应、与接收设备相关的误差接收器天线相位中心的偏差和变化接收器时钟差接收器内部噪声消除各种误差对导航位置的影响，单位：米，7.1.3位系统误差减弱的措施和方法，建立误差修正模型曹征方法参数方法规避法。 这种误差对距离测量的影响达数十米。因此必须消除和削弱。消除或减弱这些错误影响的方法主要是创建纠错模型。原则：使用模型修改观测：可以更好地了解错误的性质、机制和原因，并建立理论公式或经验公式。像电离层延迟和对流层延迟修正模型等错误修正模型，通过对错误特性、机制和发生原因的研究分析、推导而建立的

3、理论公式(例如，利用电离层折射的大小和与信号频率相关的特性(即，“电离层散射效应”)构成的双频电离层折射修正模型基本上是理论公式。也可以是通过分析、拟合大量观测数据建立的经验公式。大多数情况下，同时使用两种茄子方法生成的综合模型(各种对流层折射模型大体属于综合模型)。由于模型本身的误差和得到的修正模型的各参数误差，一些偏差留在观测中。这种残留物的偏差通常比偶然的误差大得多。误差模型的精度各不相同。某些误差修正模型更有效，例如双频电离层折射修正模型的剩余偏差小于总量的1%左右。其效果相当于对流层折射修正公式的剩余偏差约为总量的510%。一些校正模型的效果不好，如广播星历提供的单频电离层折射校正模

4、型。剩馀误差最大为3040%。原理：通过观测之间的恒定相互差异，消除或减弱差异观测中包含的相同或相似错误的影响。误差具有更强的空间、时间或其他类型的从属关系。有很强的空间相关性，如对流层延迟、对流层延迟、卫星轨道误差的影响等。通过不远的其他位置的同时观测，可以削弱彼此的影响，求出差异，详细分析误差对观测或曹征结果的影响，布置适当的观测概要和数据处理方法(例如同时观测、相对位置等)，利用误差利用观测之间的相关性。例如，当两个站同步相同的卫星观测时，观测包含通用卫星时钟误差，通过在接收机之间减去观测可以消除牙齿误差。同样，当一个接收器同时观测多个卫星时，在卫星之间减去观测值可以消除接收器时钟误差的

5、影响。另一个例子是，目前广播星历的误差可能达数十米，牙齿误差是起始数据的误差，不会影响观测，不能通过观测减法消除。在不远的两个桩号处使用同步观测指定相对位置时，两个桩号处卫星之间的几何图形非常相似，因此天体力误差对两个桩号坐标的影响也很相似。利用这种相关性，在求坐标差时，可以消除共同的坐标误差。剩余误差(即天体力误差对相对位置的影响)一般可以估计为b=b*s/。基准长度b=5km，桩号到卫星的距离P=25000km，即使卫星天体力误差的绝对值很大(例如s=50m)，对基线的影响也很小，只有1cm。参数方法原理：使用参数估计方法确定系统偏差是适用的。适用于几乎所有情况，避免方法原理：选择适当的观

6、察位置，避免容易出错的环境。采用特殊的观测方法。使用特殊的硬件设备消除或减弱错误的影响。您知道错误的条件和原因。配备特殊设备。对电磁波干涉、多路径效果等的应对方法等。7.2卫星相关误差，卫星星历(轨道)误差定义广播星历(预测星历)和精密星历(后处理星历)对应方法精确轨道松弛相对位置，卫星时间差定义对应方法时间差多项式-t=A0 a1 (t-t0) a2相对论效果狭义相对论效果卫星星历(轨道)误差主要表示由广播星历或其他轨道信息提供的卫星位置和卫星的实际观测期间(13小时)内的系统误差特性。预测星历(广播星历)和实测星历(精密星历)，预测星历是GPS卫星全世界所有用户广播的广播星历是最典型、使用

7、最广泛的预报星历。由于缺乏对卫星作用的各种扰动因素的理解，预报会造成很大的误差。牙齿星历对实时应用用户具有重要的作用，是导航和实时定位所必需的数据。在精密定位的后期处理中也有广泛的应用。通过广播星历提供的17个星历参数计算得出的卫星位置的准确度约为2040米，有时可达80米左右。GPS正式投入后，广播星历的准确度提高到了510米。但是，只有特定用户可以使用远视广播星历在牙齿精确定位服务(PPS)中获得精确定位结果，而无需P代码(Y代码)和手动干预。向世界所有用户开放的标准市场定位服务(SPS)的准确性人为地大幅降低。有意识地降低C/A代码中调制的广播星历的准确性是重要措施之一，在紧急情况下可能

8、完全无法使用。目前，许多国家和组织已经建立了自己的GPS卫星跟踪网，进行独立的轨道确定工作。国际地理协会(IAG)第八委员会领导的国际GPS合作网(CIGNET)，以及Aero Service的GPS跟踪网。实测星历(精密星历)实测星历(精密星历)根据实测资料后处理直接得到的星历准确度很高。牙齿天体力用于精确定位的后处理，对于提高精确定位精度、减少观察时间和操作费用等具有重要作用，也使数据处理更加容易。牙齿天体力要在观测后一定时间(如12周)牙齿才能得到，因此对导航和实时定位没有任何意义。对应方法精确轨道缓和轨道相对位置，天体力误差大小主要取决于卫星跟踪系统的质量(例如跟踪站的数量和空间分布)

9、。观测的数目和准确度、用于计算轨道的轨道模型、轨道软件完成度等)。此外，与天体力的预测间隔(实测天体力的预测间隔显示为零)也有直接关系。由于美国政府SA技术，天体力误差中引入了很多人为原因造成的误差，主要还出现了系统误差特性。卫星星历误差对不远的两个观测站定位结果的影响大体相同，各卫星星历误差一般被认为是徐璐独立的。但是，由于SA技术的实施，牙齿功能很可能破坏。7.2.2卫星时钟差、卫星时钟差物理同步错误和数学同步错误是什么？在卫星上使用高精度原子钟，但不可避免地存在错误。牙齿错误包括系统化错误(由纵差、频偏、频率漂移等引起的错误)和随机错误。系统误差比随机误差大得多，但电子可以通过模型修正，

10、因此随机误差成为测量时钟的重要标志。手表的误差主要取决于手表的质量。实现了SA技术后，引入了卫星时钟误差人为原因引起的信号随机抖动。两个站卫星同时观测时，卫星钟的误差对两个站观测的影响是相同的。每个卫星钟的误差一般也被认为是徐璐独立的。7.2.3相对论效果、相对论效果、广义相对论效果和狭义相对论效果、应对方法、相对论效果对卫星时钟的影响、狭义相对论和广义相对论、狭义相对论1905运动将改变时间、空间和物质的质量。广义相对论1915统一了相对论和引力论，相对论效应对卫星时钟的影响(时钟的频率与运动速度有关)。对GPS卫星时钟的影响：结论：狭义相对论效果使卫星上时钟的频率变慢，相对论效果对卫星时钟

11、的影响(2/3)，广义相对论原理：时钟的频率及其位置重力位相关对GPS卫星时钟的影响：结论：广义相对论效果使卫星上时钟的频率发生变化，相对论效果对卫星时钟的影响狭义相对论广义相对论，命令：严格地说，把它归类为卫星相关误差是不完全正确的。但是，相对论效果主要由卫星运动速度和重力位、卫星时钟误差引起，因此被归类为这些误差。如何解决相对论效果对卫星时钟的影响，方法(步骤2):首先考虑假定卫星轨道为圆形轨道的情况。然后考虑卫星轨道是椭圆轨道的情况。第一步：第二步：卫星相关误差对伪距测量和载波相位测量的影响是相同的。，注：与7.3传播路径相关的误差、对流层延迟、电离层延迟、多径效应、电离层延迟电离层自由

12、电子和信号的频率与信号频率的平方成反比(色散效应)和信号传播路径的电子密度相关，电子密度与高度、时间、季节、地理位置、太阳活动相关数据处理方法、对流层延迟对流层延迟的干燥组件和湿度组件相对GPS信号、与信号频率无关(非分布式)响应方法修改相对定位模型修改气象元素-干温、湿温、数据处理方法、7.3.1初步知识、电磁波传播特性、基本特性、电磁波传播特性(继续) 这使得对流层折射比电离层折射更复杂。通过电磁波牙齿对流层时，传播速度发生变化，路径也发生弯曲(只有高度角很小时才能表示，一般不考虑)。天顶方向的对流层延迟数约为2.3米。天顶距离z=80会将对流层延迟增加到约13米。目前使用的对流折射修正公

13、式较多。Hop field公式被广泛采用。对流层延迟和对流层延迟修正定义、对流层延迟和对流层延迟修正(继续)对流层延迟效应折射率与信号波长的关系、对流层对不同波长波的折射效应、结论：对GPS卫星发送的电磁波信号，对流层没有扩散效应。对流层延迟和对流层延迟修正(继续)大气折射率N与气象元素(温度、气压、湿度)的关系Smith和Weintranb，1954，对流层延迟和大气折射率N，Hopfield修正模型起点，投影函数修正，HopfieldSaastamoinen模型和Hopfield模型之间的差异大于Black模型和Hopfield模型之间的差异。气象元素测量气象元素“干温”、“湿温”、“气压

14、干温”、“相对湿度”、“气压水压es”计算方法根据相对湿度RH计算，通过干温、湿温气压计算。误差分析模型误差气象元素误差测量误差测量仪误差测量站气象元素代表性误差实际大气状态和大气模型之间的差异，结论：卫星信号通过对流层时传播速度发生变化，测量结果产生系统误差。对流层折射的大小(温度、气压、温度等)取决于外部条件(空气温度、气压、温度等)。对流层折射对伪距测量和载波相位测量有相同的影响。7.3.3电离层延迟，地球大气层结构、地球大气层结构、电离层在50公里到1000公里之间的大气层。强烈的太阳辐射会使电离层中的一些气体分子电离，形成大量的自由电子和阳离子。当电磁波信号通过电离层时，信号的路径会弯曲(但是对距离测量的影响很小，一般可以忽略)，传播速度会变化(这里自由电子起主要作用)。因此，信号的传播时间乘以真空中的光速所得的距离不等于卫星和接收器之间的几何距离。对于GPS信号，这些距离差异在天顶方向最大50米(太阳黑子活动高峰年11月的白天)，在接近地平方向(仰角为20点)时最大可能达到150米。影响电离层GPS信号传播特性、相位速度和群速度之间关系折射率与群折射率的关系、电离层折射、电离层折射(继续)、电子密度和总电子含量的因素电子密度和总电子含量电子密度：单位体积中包含的