第七章GS測(cè)量的誤差來(lái)源及其影響

第七章 GPS測(cè)量的誤差來(lái)源及其影響GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

7.1GPS測(cè)量主要誤差分類

一、與衛(wèi)星有關(guān)誤差衛(wèi)星星歷誤差：軌道偏差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)

三、觀測(cè)及接收設(shè)備誤差接收機(jī)鐘差接收機(jī)噪聲天線相位中心誤差天線安置誤差

二、信號(hào)傳送誤差電離層延時(shí)對(duì)流層延時(shí)多路徑效應(yīng)四、其它誤差地球自轉(zhuǎn)的影響地球固體潮地球海潮GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

地球表面被一層很厚的大氣所包圍，大氣的總質(zhì)量約是地球質(zhì)量的百萬(wàn)分之一，大氣質(zhì)量在垂直方向上分布不均勻，主要集中在大氣層底部，地球大氣按其基本特性可分為若干層，但地球大氣本身是一個(gè)整體，各層是密切相關(guān)的，不存在絕對(duì)的界限。而且按照不同的特性，可以有不同的分層方法。GPS信號(hào)傳播的影響分為對(duì)流層和電離層。7.2與信號(hào)傳播有關(guān)誤差

由地面50-1000km高空中由太陽(yáng)幅射造成氣體電離形成電離層。電磁波信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層速度發(fā)生變化。7.2.1電離層折射GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

GPS衛(wèi)星信號(hào)的其它電磁波信號(hào)一樣，當(dāng)其通過(guò)電離層時(shí)，將受到這一介質(zhì)彌散特性的影響，便其信號(hào)的傳播路徑發(fā)生變化。當(dāng)GPS衛(wèi)星處于天頂方向時(shí)，電離層折射對(duì)信號(hào)傳播路徑的影響最小，而當(dāng)衛(wèi)星接近地平線時(shí)，則影響最大。電離層對(duì)C/A碼影響C/A碼是方波

在電離層中以群速Vg傳播

其速度與頻率有關(guān)

電離層改正的大小主要取決于電子總量和信號(hào)頻率GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

電離層對(duì)載波影響載波是正弦波在電離層中以相速度傳播電離層影響與太陽(yáng)黑子活動(dòng)有關(guān)與衛(wèi)星到接收機(jī)方向有關(guān)，天頂方向最大50m延遲高度角20°時(shí)150m延遲GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

減弱電離層影響方法

利用雙頻觀測(cè)

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

利用電離層模型加以修正（Klobachar）Klobachar電離層模型:

模型改正的有效率約為75％

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

利用同步觀測(cè)值求差

⑴二站同步觀測(cè)求差⑵電離層折射影響顯著減弱相距≦20km⑶單頻機(jī)常采用的方法GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

7.2.2對(duì)流層影響⑴從地面到高空40KM大氣層為對(duì)流層；⑵電磁波經(jīng)過(guò)對(duì)流層會(huì)產(chǎn)生延遲，和溫度、濕度、氣壓有關(guān)；⑶天頂方向可達(dá)2.3m，高度角10o，可達(dá)13m。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

對(duì)流層改正模型如Hopfield模型：

（注意各參數(shù)的單位

）差分方法也可以消除GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

關(guān)于對(duì)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(shí)，可不考慮其影響。（2）采用對(duì)流層模型進(jìn)行改正，盡可能掌握觀測(cè)站周圍地區(qū)的氣象資料（使用水汽輻射計(jì)測(cè)定路徑上水汽積累量）；（3）采用觀測(cè)量求差的方法。與電離層的影響相類似，當(dāng)觀測(cè)站間相距不遠(yuǎn)（＜20km）時(shí)，由于信號(hào)通過(guò)對(duì)流層的路徑相近，對(duì)流層的物理特性相近，所以對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差，可以明顯的減弱對(duì)流層折射的影響。（4）完善對(duì)流層大氣折射改正模型。目前采用的對(duì)流層改正模型，即使使用實(shí)時(shí)測(cè)量的氣象資料，經(jīng)過(guò)對(duì)流曾改正后的殘差，仍保持在對(duì)流層影響的5%左右。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

7.東2.薯3多路嚼徑效享應(yīng)影水響多路斤徑影居響結(jié)組果：L1載波鐮最大稼可達(dá)4.講8c本m姑L到2載波何最大碎可達(dá)6.及1c泥m碼影銜響可慈達(dá)10旦mGPS測(cè)量付原理杰及應(yīng)佩用目前某減弱傻多路款徑效雁應(yīng)影御響的材措施安置格接收或機(jī)天撐線的逢環(huán)境謠，應(yīng)桶避開(kāi)常較強(qiáng)該的反銳射面選擇騰造型國(guó)適宜服且屏史蔽良魔好的盲天線祖等適當(dāng)序延長(zhǎng)搭觀測(cè)揀時(shí)間扇，削陳弱多馳路徑逐效應(yīng)秤的周痕期性配影響改善GP搖S接收悅機(jī)的別電路宴設(shè)計(jì)刷，為品了減嬌弱多就路徑幕效應(yīng)殖的影服響建立雙適當(dāng)裂的改海正模惹型。GPS測(cè)量塘原理痕及應(yīng)喘用7.尊3與衛(wèi)屬星有語(yǔ)關(guān)的誼誤差與衛(wèi)批星有默關(guān)的訂誤差功：衛(wèi)星稅軌道容誤差衛(wèi)星默鐘差相對(duì)優(yōu)論效槳應(yīng)GPS測(cè)量胳原理野及應(yīng)燥用7.教3與衛(wèi)量星有恰關(guān)的賄誤差7.磚3.腸1衛(wèi)星討星歷陡誤差定義:由衛(wèi)配星星海歷給唯出的目衛(wèi)星繪在空銜間的沈位置鞏與衛(wèi)中星的迫實(shí)際梅位置輩之差疲稱為協(xié)衛(wèi)星衛(wèi)星歷讓誤差蛙。廣播某星歷裁（預(yù)苦報(bào)星巡壽歷）茶的精鑼度(無(wú)SA浩)20～30米(有SA搞)10乏0米精密夕星歷廣（后哭處理癢星歷點(diǎn)）的酷精度可達(dá)1厘米應(yīng)對(duì)初方法精密扇定軌(后處觀理)相對(duì)瀉定位模或差傅分定芒位GPS測(cè)量路原理疤及應(yīng)歐用7.正3與衛(wèi)薦星有渡關(guān)的鍬誤差星歷醬誤差愛(ài)對(duì)單貌點(diǎn)定翻位的圣影響星歷貸誤差而對(duì)單籍點(diǎn)定照位的溫影響銜主要榨取決鉤于衛(wèi)普星到羞接收太機(jī)的懷距離棕以及圣用于滑定位?；?qū)Ш降腉P腸S衛(wèi)星坡與接母收機(jī)簡(jiǎn)構(gòu)成列的幾撈何圖冤形星歷珍誤差尋對(duì)相率對(duì)定舉位的們影響GPS測(cè)量傲原理遙及應(yīng)蠟用7.蠟3與衛(wèi)禁星有總關(guān)的浩誤差解決顫星歷紙誤差妄的方罵法：建立服自己蹦的衛(wèi)筆星跟握蹤網(wǎng)爪獨(dú)立棒定軌怠；軌道顫松弛營(yíng)法（終半短全弧法籠、短缸弧法揀）；同步搏觀測(cè)斷值求嗚差。GPS測(cè)量懼原理士及應(yīng)裝用7.截3與衛(wèi)崗星有均關(guān)的辜誤差定義貨：衛(wèi)星沉鐘差創(chuàng)包括亦：鐘煩差、頻偏雞、頻停漂等油產(chǎn)生宿的誤礎(chǔ)差應(yīng)對(duì)妨方法模型丈改正鐘差李改正碑多項(xiàng)橋式其中:應(yīng)t0為一柏參考棕歷元?jiǎng)?，a0為t0時(shí)刻廊的時(shí)高鐘偏拜差，a1為鐘樓的漂古移（溝鐘速手），a2為鐘蝕速的溪變化乞率（注老化球率）年。相對(duì)粱定位爹或差賭分定修位GPS測(cè)量投原理益及應(yīng)蟻用衛(wèi)星描鐘差春：7.也3.耐3相對(duì)酷論效畢應(yīng)狹義浙相對(duì)場(chǎng)論效祝應(yīng)廣義裝相對(duì)阻論效役應(yīng)GPS測(cè)量券原理叫及應(yīng)達(dá)用7.吹3與衛(wèi)冰星有褲關(guān)的走誤差相對(duì)鄭論效促應(yīng)GPS測(cè)量島原理栗及應(yīng)摟用狹義努相對(duì)繪論和急廣義托相對(duì)危論狹義榜相對(duì)完論19檢05運(yùn)動(dòng)忍將使妨?xí)r間澡、空醫(yī)間和甘物質(zhì)兄的質(zhì)珠量發(fā)薦生變漿化廣義泊相對(duì)竭論19娛15將相谷對(duì)論鐵與引臂力論化進(jìn)行紅了統(tǒng)篩一GPS測(cè)量中原理乒及應(yīng)迎用相對(duì)腸論效控應(yīng)對(duì)風(fēng)衛(wèi)星餅鐘的淘影響?、侏M義椒相對(duì)束論原理也：時(shí)訊間膨擦脹。站鐘的逆頻率茄與其怪運(yùn)動(dòng)欺速度鼓有關(guān)提。對(duì)GP灑S衛(wèi)星淹鐘的魄影響殘：結(jié)論潤(rùn)：在貌狹義生相對(duì)溜論效池應(yīng)作感用下色，衛(wèi)瘡星上衡鐘的沈頻率烈將變凍慢GPS測(cè)量鋸原理室及應(yīng)摟用相對(duì)澆論效電應(yīng)對(duì)那衛(wèi)星尺鐘的野影響郵②廣義孟相對(duì)木論原理訴：鐘壯的頻勒率與炭其所甘處的君重力咽位有章關(guān)對(duì)GP書(shū)S衛(wèi)星籮鐘的非影響擾：結(jié)論吊：在乓廣義繩相對(duì)宅論效扛應(yīng)作黑用下敏，衛(wèi)奶星上俱鐘的室頻率捎將變南快GPS測(cè)量嫁原理立及應(yīng)梯用相對(duì)蘇論效蜂應(yīng)對(duì)赴衛(wèi)星薯鐘的腸影響旦③相對(duì)捏論效飲應(yīng)對(duì)緩衛(wèi)星慮鐘的衛(wèi)影響?yīng)M義批相對(duì)奶論＋磨廣義宋相對(duì)撥論令：GPS測(cè)量探原理咽及應(yīng)跡用解決禍相對(duì)名論效味應(yīng)對(duì)廳衛(wèi)星織鐘影威響的港方法方法夜（分勺兩步騙）：鼓首先裳考慮夢(mèng)假定峽衛(wèi)星陶軌道淹為圓蜜軌道種的情預(yù)況；趙然后茅考慮南衛(wèi)星四軌道有為橢肉圓軌片道的種情況擾。第一臨步：第二捷步：因?yàn)椋篏PS測(cè)量轉(zhuǎn)原理適及應(yīng)悲用7.賀4.蒜1接收惡機(jī)鐘農(nóng)差定義:GP鉗S接收部機(jī)一農(nóng)般采架用石豆英鐘晶，接溫收機(jī)銹鐘與意理想丟的GP凱S時(shí)之但間存伐在的劫偏差煙和漂惕移。應(yīng)對(duì)濾方法作為轉(zhuǎn)未知等數(shù)處澆理相對(duì)歷定位倚或差爐分定秀位GPS測(cè)量自原理年及應(yīng)熄用7.說(shuō)4與接廊收機(jī)拐有關(guān)艱的誤湊差7.嘴4與接渴收機(jī)孫有關(guān)劈燕的誤植差7.群4.辮2接收巾機(jī)的魄位置桶誤差接收外機(jī)天癥線相萍位中殘心相覽對(duì)測(cè)莊站標(biāo)虛石中妻心位帶置的對(duì)誤差碧，叫本接收棄機(jī)的揭位置希誤差助。接怕收機(jī)拆的位急置誤隊(duì)差包拖括：較天線蒸的置關(guān)平和群對(duì)中賣誤差濕，量選取天恩線高黨誤差桃。7.頂4.若3天線軟相位艇中心幕位置奧的偏皮差觀測(cè)塔值是潮以接柴收機(jī)井天線訴的相蛛位中似心位戚置為遼準(zhǔn)的添，而番天線遷的相悄位中袖心與作其幾葡何中疤心，齒在理顆論上旋應(yīng)保器持一良致。常實(shí)際龍上觀犁測(cè)時(shí)衣相位材中心逼的瞬牽時(shí)位償置（寬一般意稱為槽相位灘中心占）與蘋(píng)理論驚上的蜓相位艷中心叉會(huì)有撞所不塘同，爺這種許差別泉叫做鞏天線順相位叼中心島的位叨置偏懸差。GPS測(cè)量踐原理志及應(yīng)或用7.帳4與接超收機(jī)盲有關(guān)演的誤艦差7.長(zhǎng)4.段4博G菠PS天線垮相位坡中心始的偏狹差GP模S天線弓相位麗中心從偏差湊可分疼為水爛平偏記差和提垂直算偏差商兩部招分。GP頌S天線復(fù)相位看中心粱的檢減測(cè)方痕法有存兩種莊：一種飄是用榆室內(nèi)認(rèn)微波猾天線嘩測(cè)量忘設(shè)備畫(huà)測(cè)定室，確腦定天咬線電黎氣中閱心，治從而則測(cè)定歲天線裙相位園中心少偏差園。另吳一種同方法伏是在儲(chǔ)野外紐奉利用正接收租到的GP添S衛(wèi)星辨發(fā)播屈的信份號(hào)，探通過(guò)她測(cè)定辛兩天舟線間歉的基述線向吸量來(lái)焦測(cè)定羅天線塌相位我中心寸的偏石差，個(gè)即基吩線測(cè)捏量相誦對(duì)測(cè)約定法勞，也嗎稱為犁旋轉(zhuǎn)討天線傳法。GP材S接收誰(shuí)機(jī)天母線相堅(jiān)位中叢心在河垂直榨方向稍上的刃偏差良遠(yuǎn)遠(yuǎn)福大于斑在水隙平方攻向上少的偏盡差，勤且隨顏著天牧線型披號(hào)的歲不同源而不溫同。GPS測(cè)量協(xié)原理墻及應(yīng)鹽用7.筋4與接腳收機(jī)臭有關(guān)孤的誤鵲差檢測(cè)相兩個(gè)GP墨S天線蕩相位筒中心尋在垂妨直方詠向上蹦的偏鎮(zhèn)差之惑差的挨方法--隙-高差泄比較療法。在相業(yè)距幾互米附牧有強(qiáng)據(jù)制對(duì)游中裝牌置的革觀測(cè)沃點(diǎn)A、B上，A、B兩點(diǎn)羊的較噴精確拔的大絮地高壁已知?jiǎng)?，A、B兩點(diǎn)哲的精靠度較槳低的鍛臨時(shí)冤大地濾高可務(wù)以測(cè)乎定，盼分別厲量取諒它們勝的天盼線高鐮；采察用精庫(kù)密水艦準(zhǔn)測(cè)各量的公方法軌可測(cè)標(biāo)定A、B兩點(diǎn)稱的水沖準(zhǔn)高洞差；撓因?yàn)锳、B兩點(diǎn)腿相距離很近駱，可沿以近夸似地碎認(rèn)為A、B兩點(diǎn)紫的