GPS測量誤差及其對策研究

1、GPS 測量誤差及其對策研究摘要:GPS 測量技術是一種先進的測量技術,從而在勘探測量工作當中得到了良好的應用, 但是由于 GPS 測量技術存在著一系列的誤差從而給實際的測量數(shù)據(jù)帶來影響, 使得測量數(shù)據(jù) 不能滿足實際的需要。 本文將會的 GPS 測量各種誤差類型進行系統(tǒng)的研究, 從而找尋良好的 相應解決措施, 從而有利于降低 GPS 測量誤差, 從而提高測量數(shù)據(jù)的準確程度, 有利于對測 量數(shù)據(jù)的良好應用。關鍵詞:GPS 測量技術;測量誤差;應對對策測量誤差是不可以避免和消除的, 是客觀存在的, 只有采取相應的對策來完成對測量誤 差的降低, 來降低測量誤差的影響, GPS 測量技術在勘探測量工作

2、中被廣泛地應用, 要對 GPS 測量誤差進行全面的了解,從而對各種 GPS 測量誤差采取相應的應對對策,從而保證 GPS 測量數(shù)據(jù)的準確性能夠滿足實際的需要, 能為相應的勘探工作提供良好的依據(jù)。 這里我們就 一下幾種 GPS 測量誤差進行全面的分析, 找尋其良好的應對對策, 從而有利于在勘探工作良 好地應用 GPS 測量技術。1、衛(wèi)星星歷誤差及對策1.1衛(wèi)星星歷誤差。 所謂的衛(wèi)星星歷誤差也就是衛(wèi)星軌道誤差, 是衛(wèi)星軌道計算的位差, 由于衛(wèi)星在軌道運行中受到多種作用力的影響, 從而使得衛(wèi)星的軌道位置信息存在著一定的 誤差,是 GPS 定位的誤差的主要來源,一種衛(wèi)星位置的誤差在 5cm 到 40m

3、 ,根據(jù)國際 GPS 服 務組織的事后精密星歷算的的位置可以將誤差控制在 0.05mm 以內,由于衛(wèi)星受到多種作用 力的影響, 不能對這些作用力的規(guī)律進行良好掌握是這種誤差產生的重要原因, 從理論上來 可以通過調整衛(wèi)星軌道來降低這種誤差,但是其可行性是比較小的。1.2衛(wèi)星星歷誤差的應對對策:通過實際的實踐經驗了解到可以通過數(shù)學統(tǒng)計法來降低 這種誤差, 在不同的多個觀測站來對同一衛(wèi)星的軌道信息進行記錄, 然后將各個觀測站的記 錄信息求差計算,從而可以有效地減小衛(wèi)星星歷誤差的影響,特別是在基線較短的情況下, 這種同步觀測值求差降低誤差的效果更加明顯, 這種應對對策的理論依據(jù)是在于同一衛(wèi)星的 星歷誤

4、差對于不同點的觀測站的同步觀測值的影響具有系統(tǒng)性, 所以可以用這種方法來降低 GPS 測量中的衛(wèi)星星歷誤差。2、 GPS 衛(wèi)星鐘差及對策2.1 GPS 衛(wèi)星鐘差。這種 GPS 測量誤差是 GPS 的系統(tǒng)時間和 GPS 衛(wèi)星時鐘的差值。由于 用 GPS 技術進行測量時的衛(wèi)星位置的一個時間函數(shù), 所以觀測量是精密測時作為依據(jù), 時間 信息通過衛(wèi)星編碼信息傳送給實際的用戶, 要求衛(wèi)星時鐘和 GPS 系統(tǒng)的時間必須要保持完全 一致性,雖然每一個衛(wèi)星的時鐘為原子鐘,但是其也存在一定的很小誤差,誤差的總量在1ms 之內,但是由于誤差放大效應原理,所以誤差引起的等效距離大約為 300千米。2.2衛(wèi)星鐘差的應

5、對對策:由于這種誤差的等效間距比較大,所以要采取一定的處理措 施,來降低誤差,可以經過多次的修復和改進之后,時鐘誤差的大小在 20ns 之內,從而使 得其等效距離偏差在 6米之內。3多路徑誤差及對策3.1多路徑誤差。 所謂的多路徑誤差就是接收天線在接收到衛(wèi)星發(fā)射的同時會受到周圍 的物一次或者多次的發(fā)射信號, 兩種信號的疊加或者多種信號的疊加從而影響了觀測量參考 點發(fā)生變化, 引起觀測量產生誤差, 這種誤差是由于天線周圍的反射性質而產生并發(fā)生變化 的, 由于變化和結果的多樣性所以導致很難控制, 多路徑誤差對測相偽距影響達厘米級, 測 碼影響達米級,反射情況越強烈的時候,誤差的將會越大。3.2 多

6、路徑誤差的應對對策:在 GPS 靜態(tài)定位中可以通過長期觀測和多次觀測來降低多 路徑誤差, 對于動態(tài)定位測量多次觀測和長時間觀測效果并不明顯, 所以一般采用的是對天 線進行處理和其他硬件處理手段來完成相應的誤差降低的效果。 同時也可以用 SNB 信噪比信 息改正相位觀測的多路徑誤差。4、電離層延遲誤差4.1 電離層延遲誤差。 電離層對于 GPS 測量造成影響, 在日中的時候衛(wèi)星比較接近地平 線,所以電離層對于 GPS 信號傳播路徑的影響將會大于 150m ,而在夜晚的時候衛(wèi)星與地平 線的距離比較遠,所以對信號傳播路徑的影響在 5m 之內,所以如何來降低電離層對傳播路 徑的影響,從而有利于 GPS

7、 測量能夠獲得準確的測量數(shù)據(jù)。4.2 電離層延遲的對應對策:在解決電離層對信號傳播路徑的影響方面也可以采用同步 觀測值求差的方式來減弱電離層對信號的折射影響, 同時也可以采用雙頻觀測的方法來來觀 測電離層的影響程度的大小,因為電離層的影響和信號的頻率之間存在的是一種函數(shù)關系, 變動電磁信號的頻率可以鑒別這種函數(shù)關系, 從而采取相應的修改措施, 也應該利用相應的 電離層模型進行相應的修正,從而來實現(xiàn)降低電離層影響信號傳播路徑。5、對流層延遲誤差及對策5.1對流層延遲誤差。對流層對于 GPS 信號的影響不是對頻率造成影響,而是 GPS 信號在對流層中傳播擔當中產生的非色散延遲,這種延遲對 GPS

8、信號的影響一般在 2m 到 20m , 這種影響同時和方向有關,在水平方向的影響比較大,而在天頂方向影響比較小。5.2 對流層延遲誤差的應對對策。 對于這種延遲誤差要根據(jù)兩個觀測站的距離來采取相 應的處理對策,當兩個觀測站的距離在 20千米之內的時候,兩個觀測站的對流層的物理性 質變化不大, 所以可以用同一衛(wèi)星的同步觀測求差的方法來降低誤差, 但是由于距離的增大, 兩個觀測站的對流層的物理性質發(fā)生變化比較大, 所以這種方法隨著距離的增大而效果也會 降低, 在兩個觀測站的距離達到 100千米以上的時候, 在解決對流層的延遲誤差的時候應該 主要考慮的是對流層的折射現(xiàn)象影響 GPS 定位精度,從而采

9、取相對應的措施。6、接收機位置誤差及鐘差6.1接收機位置誤差及鐘差。 由于在 GPS 定位的時候通常采用的是近似坐標迭代的方法 來完成 GPS 定位工作, 所以就會造成接收機的坐標誤差, 由于接收機的坐標誤差從而影響到 觀測方程的線性比,接收機的坐標誤差對于流動站的解算結果造成影響,同時也有有 GPS 接收機的噪聲誤差, 但是噪聲誤差屬于偶然性誤差。 同時接收機內設置有石英鐘, 石英鐘本 身會存在著一定的鐘差,鐘差一般在 1ms 以內,因為在測量的過程當中采用的是時間函數(shù), 所以接收機的鐘差會對 GPS 測量數(shù)據(jù)的準確性造成相應的影響。6.2 接收機位置誤差及鐘差的相應對策:對于接收機位置誤差

10、的處理對策可以采用隨機 模型, 可以通過具體的估計方法來完成相應的誤差處理, 由于位置誤差屬于隨機誤差所以要 通過良好的采用隨機模型進行估計來降低誤差對 GPS 測量值的影響。 對于接收機的鐘差可以 采用引入鐘差的參數(shù),將時鐘參數(shù)作為未知數(shù)進行結算,從而才能降低接收機鐘差對 GPS 測量的影響。7、結語GPS 測量技術在地質勘探中得到了良好的應用,在地質勘探中發(fā)揮著重要的作用,所以 在對 GPS 測量技術進行良好的應用的時候, 要對各種 GPS 測量方法的誤差類型進行良好的掌 握, 通過對測量誤差的各種類型進行良好的掌握來使用相應的處理對策, 從而能夠降低誤差 對 GPS 測量數(shù)據(jù)的影響, 從而保證 GPS 測量數(shù)據(jù)的準確性。 在對 GPS 測量的各種誤差進行處 理的時候, 一定要對應的采取相應的處理對策, 根據(jù)要根據(jù)測量的實際情況來選擇實際的降 低誤差的對策, 一定要保證對策的有效性, 同時要避免對策的采用的 GPS 測量數(shù)據(jù)的準確性 造成影響。參考文獻1 周立 .GPS RTK流動站誤差