gps誤差來源及分析

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1、GPS測量的誤差來源§5.5觀測量的誤差來源及其影響1.誤差的分類GPS定位中，影響觀測量精度的主要誤差來源分為三類：?與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。?與信號傳播有關(guān)的誤差。?與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應(yīng)的距離誤差表示，稱為等效距離誤差。測碼偽距的等效距離誤差/m誤差來源P碼C/A碼衛(wèi)星星歷與模型誤差鐘差與穩(wěn)定度衛(wèi)星攝動相位不確定性其它合計4.23.01.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信號傳播電離層折射對流層折射多路徑效應(yīng)其它合計2.32.01.20.53.35.

2、0-10.02.01.20.55.5-10.3接收機(jī)接收機(jī)噪聲其它合計1.00.51.17.50.57.5總計6.410.8-13.6根據(jù)誤差的性質(zhì)可分為：（1）系統(tǒng)誤差：主要包括衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、以及大氣折射的誤差等。為了減弱和修正系統(tǒng)誤差對觀測量的影響，一般根據(jù)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因而采取不同的措施，包括：?引入相應(yīng)的未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中聯(lián)同其它未知參數(shù)一并求解。?建立系統(tǒng)誤差模型，對觀測量加以修正。?將不同觀測站，對相同衛(wèi)星的同步觀測值求差，以減弱和消除系統(tǒng)誤差的影響。?簡單地忽略某些系統(tǒng)誤差的影響。（2）

3、偶然誤差：包括多路徑效應(yīng)誤差和觀測誤差等。2.與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）衛(wèi)星鐘差GPS觀測量均以精密測時為依據(jù)。GPS定位中，無論碼相位觀測還是載波相位觀測，都要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步。實(shí)際上，盡管衛(wèi)星上設(shè)有高精度的原子鐘，仍不可避免地存在鐘差和漂移，偏差總量約在1ms內(nèi)，引起的等效距離誤差可達(dá)300km。衛(wèi)星鐘的偏差一般可通過對衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測精確地確定，并用二階多項式表示：?tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的參數(shù)由主控站測定，通過衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給用戶。經(jīng)鐘差模型改正后，各衛(wèi)星鐘之間的同步

4、差保持在20ns以內(nèi)，引起的等效距離偏差不超過6m。衛(wèi)星鐘經(jīng)過改正的殘差，在相對定位中，可通過觀測量求差（差分）方法消除。（2）衛(wèi)星軌道偏差（星歷誤差）：由于衛(wèi)星在運(yùn)動中受多種攝動力的復(fù)雜影響，而通過地面監(jiān)測站又難以可靠地測定這些作用力并掌握其作用規(guī)律，因此，衛(wèi)星軌道誤差的估計和處理一般較困難。目前，通過導(dǎo)航電文所得的衛(wèi)星軌道信息，相應(yīng)的位置誤差約20-40m。隨著攝動力模型和定軌技術(shù)的不斷完善，衛(wèi)星的位置精度將可提高到5-10m。衛(wèi)星的軌道誤差是當(dāng)前GPS定位的重要誤差來源之一。衛(wèi)星軌道偏差對絕對定位的影響可達(dá)幾十米到一百米。而

5、在相對定位中，由于相鄰測站星歷誤差具有很強(qiáng)的相關(guān)性，因此對相對定位的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對絕對定位的影響，不過，隨著基線距離的增加，衛(wèi)星軌道偏差引起的基線誤差將不斷加大。GPS衛(wèi)星到地面觀測站的最大距離約為25000km，如果基線測量的允許誤差為1cm，則當(dāng)基線長度不同時，允許的軌道誤差大致如下表所示。從表中可見，在相對定位中，隨著基線長度的增加，衛(wèi)星軌道誤差將成為影響定位精度的主要因素?；€長度基線相對誤差容許軌道誤差1.0km10?10-6250.0m10.km1?10-625.0m100.0km0.1?10-62.5m1000.0k

6、m0.01?10-60.25m在GPS定位中，根據(jù)不同要求，處理軌道誤差的方法原則上有三種；?忽略軌道誤差：廣泛用于實(shí)時單點(diǎn)定位。?采用軌道改進(jìn)法處理觀測數(shù)據(jù)：衛(wèi)星軌道的偏差主要由各種攝動力綜合作用而產(chǎn)生，攝動力對衛(wèi)星6個軌道參數(shù)的影響不相同，而且在對衛(wèi)星軌道攝動進(jìn)行修正時，所采用的各攝動力模型精度也不一樣。因此在用軌道改進(jìn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，根據(jù)引入軌道偏差改正數(shù)的不同，分為短弧法和半短弧法。短弧法：引入全部6個軌道偏差改正，作為待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與其它待估參數(shù)一并求解。可明顯減弱軌道偏差影響，但計算工作量大。半短弧法：根據(jù)攝

7、動力對軌道參數(shù)的不同影響，只對其中影響較大的參數(shù)，引入相應(yīng)的改正數(shù)作為待估參數(shù)。據(jù)分析，目前該法修正的軌道偏差不超過10m，而計算量明顯減小。?同步觀測值求差：由于同一衛(wèi)星的位置誤差對不同觀測站同步觀測量的影響具有系統(tǒng)性。利用兩個或多個觀測站上對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可減弱軌道誤差影響。當(dāng)基線較短時，有效性尤其明顯，而對精密相對定位，也有極其重要意義。3.衛(wèi)星信號傳播誤差（1）電離層折射影響：主要取決于信號頻率和傳播路徑上的電子總量。通常采取的措施：?利用雙頻觀測：電離層影響是信號頻率的函數(shù)，利用不同頻率電磁波信號進(jìn)行觀測，可

8、確定其影響大小，并對觀測量加以修正。其有效性不低于95%.?利用電離層模型加以修正：對單頻接收機(jī)，一般采用由導(dǎo)航電文提供的或其它適宜電離層模型對觀測量進(jìn)行改正。目前模型改正的有效性約為75%，至今仍在完善中。?利用同步觀測值求差：當(dāng)觀測站間的距離較