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1、第七章GPS測量的誤差來源及其影響7.1GPS測量的主要誤差分類GPS測量的主要誤差分類：一）按照誤差源1)與衛(wèi)星有關誤差衛(wèi)星星歷誤差即軌道偏差，衛(wèi)星鐘差，相對論效應。2)信號傳播誤差電離層延時，對流層延時，多路徑效應。3)觀測及接收設備誤差接收機鐘差，接收機噪聲，天線相位中心誤差，天線安置誤差。4)其它誤差地球固體潮，地球海潮，美國SA政策為了便于理解，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
2、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其它合計2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收機接收機噪聲其它合計1.00.51.17.50.57.5總計?6.410.8-13.6二）按照誤差的性質1、系統(tǒng)誤差包含：軌道誤差、鐘差、大氣折射。減弱方法：1）作為未知參數一并解算；2）建立誤差模型，對觀測量加于修正。3）同步觀測求差法；4）簡單忽略。
3、2、偶然誤差包含：多路徑效應、觀測誤差減弱方法：從觀測技術、手段、方法上，嚴格操作。7.2與信號傳播有關的誤差與衛(wèi)星信號有關的誤差主要包括大氣折射誤差和多路徑效應。7.2.1電離層折射的影響電離層屬于彌散性介質，即電磁波的傳播速度和頻率有關。GPS衛(wèi)星信號通過電離層時，將受到這一介質彌散特性的影響，便其信號的傳播路徑發(fā)生變化。電離層會反射、折射、散射、吸收無線電信號，導致無線電信號的延遲以及相位、振幅的不規(guī)則變化等。特征：電離層延遲與信號頻率的平方成反比關系，即：為距離延遲；為時間延遲當GPS衛(wèi)
4、星處于天頂方向時，電離層折射對信號傳播路徑的影響最小，而當衛(wèi)星接近地平線時，則影響最大。為了減弱電離層的影響，在GPS定位中通常采用下面措施(1)利用雙頻觀測由于電離層的影響是信號頻率的函數，所以利用不同頻率的電磁波信號進行觀測。便能多確定其影響，而對觀測量加以修正。(7-1)(2)利用電離層模型加以修正對于單頻GPS接收機，為了減弱電離層的影響，一般是采用導航電文提供的電離層模型，或其它適合的電離層模型對觀測量加以修正，但是這種模型至今仍在完善之中，目前模型改正的有效率約為75％。Klobac
5、har電離層模型：(7-2)(3)利用同步觀測值求差這一方法是利用兩臺或多臺接收機，對同一衛(wèi)星的同步觀測求差，以減弱電離層折射的影響，尤其當觀測站間的距離較近時（<20km），由于衛(wèi)星信號到達各觀測站的路徑相近，所經過的介質狀況相似，因此通過各觀測站對相同衛(wèi)星信號的同步觀測值求差，便可顯著的減弱電離層折射影響，其殘差將不會超過1ppm。對于單頻GPS接收機而言，這種方法的重要意義尤為明顯。7.2.2對流層折射的影響對流層是指從地面向上約40km范圍內的大氣底層，占整個大氣質量的99%。對流層屬于
6、中性，對電磁波的傳播不屬于彌散性介質，即電磁波的傳播速度與頻率無關。對流層折射包括兩部分：一是由于電磁波的傳播速度或光速在大氣中變慢造成路徑延遲，這占主要部分；二是由于GPS衛(wèi)星信號通過對流層時，也使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測量距離產生偏差。在垂直方向可達到2.5米，水平方向可達到20米?！ ￡P于對流層折射的影響，一般有以下幾種處理方法：1)定位精度要求不高時，可不考慮其影響。2)采用對流層模型進行改正：如霍普菲爾德（Hopfield）模型：(7-3)3)采用觀測量求差的方法。與電離層的影響相
7、類似，當觀測站間相距不遠(<20km)時，由于信號通過對流層的路徑相近，對流層的物理特性相近，所以對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可以明顯的減弱對流層折射的影響。7.2.3多路徑效應影響多路徑效應亦稱多路徑誤差，是指接收機天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號外，還可能收到經天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號，信號疊加將會引起測量參考點（相位中心點)位置的變化，從而便觀測量產生誤差，而且這種誤差隨天線周圍反射面的性質而異，難以控制。根據實驗資料表明，在一般反射環(huán)境下，多路徑效應對測碼偽距的影響可達到米級，對
8、測相偽距的影響可達到厘米級。而在高反射環(huán)境下，不僅其影響將顯著增大，而且常常導致接收的衛(wèi)星信號失鎖和使載波相位觀測量產生周跳。因此，在精密GPS導航和測量中，多路徑效應的影響是不可忽視的。目前減弱多路徑效應影響的措施有：（1）安置接收機天線的環(huán)境，應避開較強的反射面，如水面=平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等。（2）選擇造型適宜且屏蔽良好的天線等。（3）適當延長觀測時間，削弱多路徑效應的周期性影響。（4）改善GPS接收機的電路設計，了減弱多路徑效應的影響7.3與衛(wèi)星有關的誤差與GPS衛(wèi)星有關的
