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1、1GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)誤差來源及影響第五章了解衛(wèi)星星歷誤差，衛(wèi)星鐘差及相對論效應(yīng)。理解接收機(jī)鐘誤差，相位中心位置誤差的產(chǎn)生與消減方法。掌握電離層折射誤差、對流層折射誤差、多路徑誤差的產(chǎn)生與消減方法。2第五章GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)誤差來源及影響學(xué)習(xí)目標(biāo)第一節(jié)GPS定位的誤差概述第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差第四節(jié)接收設(shè)備誤差第五節(jié)衛(wèi)星幾何圖形強(qiáng)度3第五章GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)誤差來源及影響學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)GPS定位的誤差概述誤差來源誤差分類對距離測量的影響/mGPS衛(wèi)星①衛(wèi)星星歷誤差；②衛(wèi)星鐘誤差
2、；③相對論效應(yīng)1.5～15信號傳播①電離層折射誤差；②對流層折射誤差； ③多路徑效應(yīng)1.5～15接收設(shè)備①接收機(jī)鐘誤差；②接收機(jī)位置誤差；③天線相位中心變化1.5～15其他影響①地球潮汐;②負(fù)荷潮1.04一、衛(wèi)星星歷誤差二、衛(wèi)星鐘差三、相對論效應(yīng)GPS衛(wèi)星的發(fā)射5第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差1．星歷來源2．星歷誤差對定位的影響3．減弱星歷誤差影響的途徑GPS衛(wèi)星工作星座6一、衛(wèi)星星歷誤差第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差1．星歷來源衛(wèi)星星歷誤差某一瞬間的衛(wèi)星位置，是由衛(wèi)星星歷提供的，衛(wèi)星星歷誤差就是衛(wèi)星位置的確定誤
3、差。星歷誤差來源其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計(jì)算時(shí)所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度。第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差廣播星歷根據(jù)美國GPS控制中心跟蹤站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行 外推，通過GPS衛(wèi)星發(fā)播的一種預(yù)報(bào)星歷。實(shí)測星歷根據(jù)實(shí)測資料進(jìn)行擬合處理而直接得出的星歷。星歷（1）廣播星歷（2）實(shí)測星歷7第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差1．星歷來源單點(diǎn)定位星歷誤差的徑向分量作為等價(jià)測距誤差進(jìn)入平差計(jì)算，配賦到星站坐標(biāo)和接收機(jī)鐘差改正數(shù)中去，具體配賦方式則與衛(wèi)星的幾何圖形有關(guān)。82．星
4、歷誤差對定位的影響第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差相對定位利用兩站的同步觀測資料進(jìn)行相對定位時(shí)，由于星歷誤差對兩站的影響具有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以在求坐標(biāo)差時(shí)，共同的影響可自行消去，從而獲得高精度的相對坐標(biāo)。2．星歷誤差對定位的影響第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差b——基線長；db——衛(wèi)星星歷誤差所引起的基線誤差；p——衛(wèi)星至測站的距離；ds——星歷誤差；——衛(wèi)星星歷的相對誤差。根據(jù)一次觀測的結(jié)果，可以導(dǎo)出星歷誤差對定位影響的估算式為：第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差2．星歷誤差對定位的影響（1）建立自己的GPS衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立定軌
5、（2）相對定位（3）軌道松弛法93．減弱星歷誤差影響的途徑第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星鐘采用的是GPS時(shí)，但盡管GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘（銣鐘和銫鐘）,它們與理想的GPS時(shí)之間仍存在著難以避免的頻率偏差或頻率漂移,也包含鐘的隨機(jī)誤差。這些偏差總量在1ms以內(nèi)，由此引起的等效距離可達(dá)300km。主要誤差源11二、衛(wèi)星鐘的鐘誤差第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星鐘差的改正衛(wèi)星鐘差可通過下式得到改正：11二、衛(wèi)星鐘的鐘誤差第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差經(jīng)上述鐘差改正后，各衛(wèi)星鐘之間的同步差可保持在20ns以內(nèi)，由此
6、引起的等效距離偏差不超過6m。衛(wèi)星鐘差或經(jīng)改正后的殘差，在相對定位中可通過差分法在一次求差中得到消除。第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差相對論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)不同而引起的衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘之間產(chǎn)生相對鐘差的現(xiàn)象。狹義相對論觀點(diǎn)——一個(gè)頻率為f0的振蕩器安裝飛行速度為v的載體上，由于載體的運(yùn)動，對地面觀測者來說將產(chǎn)生頻率變化。不可忽視12三、相對論效應(yīng)第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差廣義相對論觀點(diǎn)——處于不同等位面的振蕩器，其頻率將由于引力位不同而發(fā)生變化。相對論效應(yīng)的影響并非常數(shù)，經(jīng)改正后仍有殘差，它
7、對GPS時(shí)的影響最大可達(dá)70ns，對精密定位仍不可忽略。三、相對論效應(yīng)不可忽視第二節(jié)與衛(wèi)星有關(guān)的誤差一、電離層折射二、對流層折射三、多路徑誤差13第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差電離層——地球上空大氣圈的上層，距離地面高度在50~1000km之間的大氣層。當(dāng)GPS信號通過電離層時(shí)，信號的傳播路徑會發(fā)生彎曲，使其傳播速度發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的距離差對測量的精度影響較大，必須采取有效措施削弱其影響。15一、電離層折射1．電離層及其影響第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差應(yīng)該明確，電離層中的相對折射率與群折射率是不同的。碼相位測
8、量和載波相位測量應(yīng)分別采用群折射率和相折射率。所以，載波相位測量時(shí)的電離層折射改正數(shù)和偽距測量時(shí)的改正數(shù)是不同的，兩者大小相等，符號相反。第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差1．電離層及其影響第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差（1）相對定位：利用兩臺或多臺接收機(jī)對同一組衛(wèi)星的同步觀測值求差時(shí)可以有效地減弱電離層折射的影響，即使不對電離層折射進(jìn)行改正，對基線成果的影響一般也不會超過1×10-6。162、減弱電離層影響的有效措施第三節(jié)衛(wèi)星信號傳播誤差（2）雙頻接收：如分別用兩個(gè)已知頻率f1和f2發(fā)射衛(wèi)星信號，則
