《GPS信號(hào)的誤差》課件

GPS信號(hào)的誤差投稿人：GPS基本原理衛(wèi)星信號(hào)GPS衛(wèi)星向地球發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，包含時(shí)間信息和衛(wèi)星位置信息。時(shí)間同步接收機(jī)通過(guò)接收多個(gè)衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算信號(hào)到達(dá)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。距離測(cè)量根據(jù)時(shí)間差，計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離，確定用戶(hù)的位置。GPS信號(hào)傳播過(guò)程1衛(wèi)星發(fā)射GPS衛(wèi)星將導(dǎo)航信號(hào)廣播到地球2信號(hào)傳播信號(hào)穿過(guò)大氣層，受到電離層和對(duì)流層的影響3接收機(jī)接收接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)并計(jì)算位置信息電離層誤差電離層地球大氣層中的一個(gè)帶電區(qū)域電離層延遲GPS信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，速度會(huì)減慢，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)時(shí)間延后影響導(dǎo)致定位誤差電離層特性1電子密度變化電離層的電子密度隨著高度、時(shí)間和地理位置而變化。2等離子體性質(zhì)電離層等離子體性質(zhì)對(duì)GPS信號(hào)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致信號(hào)傳播速度和路徑發(fā)生變化。3多層結(jié)構(gòu)電離層分為多個(gè)層，每個(gè)層具有不同的電子密度和特性。電離層數(shù)值模型電離層數(shù)值模型是利用電離層觀測(cè)數(shù)據(jù)和理論模型建立起來(lái)的數(shù)學(xué)模型，用于描述電離層電子密度、電子溫度、離子溫度等參數(shù)的空間分布和時(shí)間變化規(guī)律。常用的電離層數(shù)值模型包括國(guó)際參考電離層模型（IRI）、克萊姆模型（KLM）、UTLAS模型等。對(duì)流層誤差2折射率對(duì)流層折射率隨高度變化。10誤差導(dǎo)致GPS信號(hào)傳播路徑彎曲。20最大最大誤差可達(dá)20米。對(duì)流層數(shù)值模型氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)氣象衛(wèi)星提供對(duì)流層大氣溫度、濕度和氣壓數(shù)據(jù)，可用于建立對(duì)流層數(shù)值模型。地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)地面氣象站測(cè)量地面氣象要素，如溫度、濕度、氣壓和風(fēng)速等，這些數(shù)據(jù)可用于驗(yàn)證和校正對(duì)流層數(shù)值模型。無(wú)線電探空儀數(shù)據(jù)無(wú)線電探空儀測(cè)量大氣溫度、濕度和氣壓等數(shù)據(jù)，可提供對(duì)流層大氣垂直結(jié)構(gòu)信息，用于改進(jìn)對(duì)流層數(shù)值模型的精度。多路徑誤差反射信號(hào)GPS信號(hào)可能被建筑物、樹(shù)木或地面反射，導(dǎo)致接收機(jī)接收到來(lái)自多個(gè)路徑的信號(hào)。信號(hào)干擾反射信號(hào)會(huì)與直接信號(hào)疊加或相減，導(dǎo)致接收機(jī)測(cè)量的距離和時(shí)間出現(xiàn)偏差。多路徑誤差分析1反射信號(hào)接收機(jī)接收到的信號(hào)來(lái)自衛(wèi)星直接傳播的信號(hào)和從周?chē)矬w反射的信號(hào)。2時(shí)間延遲反射信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間比直接信號(hào)晚，造成時(shí)間延遲，進(jìn)而影響定位精度。3誤差來(lái)源多路徑誤差主要由城市建筑、樹(shù)木、水體等反射信號(hào)引起。衛(wèi)星鐘差誤差衛(wèi)星鐘差是指衛(wèi)星內(nèi)部時(shí)鐘與原子鐘的誤差，會(huì)影響定位精度。衛(wèi)星鐘差修正1衛(wèi)星鐘差模型利用多項(xiàng)式模型或其他模型來(lái)描述衛(wèi)星鐘差的變化規(guī)律。2衛(wèi)星鐘差參數(shù)通過(guò)接收機(jī)接收到的導(dǎo)航電文中的鐘差參數(shù)來(lái)獲取衛(wèi)星鐘差信息。3鐘差修正將衛(wèi)星鐘差參數(shù)代入模型，得到相應(yīng)的鐘差值，并將其從測(cè)量的偽距中減去。接收機(jī)時(shí)鐘誤差1時(shí)鐘漂移接收機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生漂移。2時(shí)鐘偏差接收機(jī)時(shí)鐘與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間存在偏差。3時(shí)鐘跳變接收機(jī)時(shí)鐘可能會(huì)發(fā)生跳變。接收機(jī)時(shí)鐘修正時(shí)鐘漂移接收機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘并非絕對(duì)精確，會(huì)產(chǎn)生漂移。修正方法通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星之間的時(shí)間差，并進(jìn)行修正。精度影響時(shí)鐘修正的精度直接影響定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。幾何因子誤差衛(wèi)星幾何位置衛(wèi)星位置對(duì)接收機(jī)的影響，包括衛(wèi)星高度角和方位角。接收機(jī)位置接收機(jī)位置會(huì)影響衛(wèi)星信號(hào)的接收強(qiáng)度和精度。幾何因子分析幾何因子幾何因子是衡量衛(wèi)星與接收機(jī)之間相對(duì)位置的指標(biāo)，反映了衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的角度。影響因素幾何因子受衛(wèi)星高度角、方位角以及衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離影響。影響定位精度幾何因子較好，表示衛(wèi)星分布良好，定位精度較高；反之，定位精度較低。誤差傳播分析1觀測(cè)誤差GPS觀測(cè)值包含各種誤差，如衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)時(shí)鐘誤差等。2誤差傳遞這些誤差會(huì)通過(guò)數(shù)學(xué)模型傳遞到最終的定位結(jié)果。3誤差放大某些誤差可能會(huì)在傳播過(guò)程中被放大，從而影響定位精度。誤差合成與分析誤差疊加GPS信號(hào)的誤差來(lái)源多種多樣，包括電離層誤差、對(duì)流層誤差、多路徑誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差等。誤差綜合影響這些誤差相互疊加，最終影響GPS信號(hào)的精度，導(dǎo)致定位結(jié)果出現(xiàn)偏差。誤差分析模型需要建立誤差分析模型，評(píng)估不同誤差源對(duì)最終精度的影響，以便制定有效的誤差消除策略。單點(diǎn)定位精度誤差來(lái)源典型誤差衛(wèi)星鐘差10-20納秒電離層延遲5-10米對(duì)流層延遲2-5米多路徑效應(yīng)1-3米單點(diǎn)定位精度估計(jì)誤差源分析識(shí)別影響單點(diǎn)定位精度的主要誤差源，例如衛(wèi)星鐘差、電離層誤差、多路徑誤差等。統(tǒng)計(jì)模型利用統(tǒng)計(jì)模型，例如高斯模型，估計(jì)每個(gè)誤差源的方差和協(xié)方差。誤差傳播通過(guò)誤差傳播分析，將各個(gè)誤差源的方差和協(xié)方差傳播到最終的定位精度。精度評(píng)估根據(jù)估計(jì)的定位精度，評(píng)估單點(diǎn)定位的可靠性和可信度。基線解算基線矢量基線矢量是指兩個(gè)GPS接收機(jī)之間空間位置的矢量差。解算過(guò)程通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出基線矢量的長(zhǎng)度和方向?；€解算原理1觀測(cè)方程基于衛(wèi)星觀測(cè)值和已知參數(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型2最小二乘法通過(guò)最小化觀測(cè)誤差求解未知參數(shù)3迭代求解反復(fù)優(yōu)化解算結(jié)果，提高精度差分定位技術(shù)差分定位利用已知參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)用戶(hù)站數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。消除或減小用戶(hù)站觀測(cè)數(shù)據(jù)中與位置相關(guān)的誤差。提高定位精度，特別適用于實(shí)時(shí)高精度定位應(yīng)用。差分定位原理1基準(zhǔn)站已知精確位置2接收機(jī)未知位置3差分信號(hào)基準(zhǔn)站誤差信息差分定位精度差分定位大幅提升了GPS定位精度,相比單點(diǎn)定位,精度提高了10倍.差分定位方式1實(shí)時(shí)差分定位接收機(jī)實(shí)時(shí)接收來(lái)自差分參考站的修正數(shù)據(jù)。2后處理差分定位接收機(jī)將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，之后再利用差分參考站數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)采集接收機(jī)實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)傳輸將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至中心站。數(shù)據(jù)分析中心站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量應(yīng)用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如：車(chē)輛導(dǎo)航無(wú)人機(jī)控制精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)誤差的綜合分析多源誤差GPS信號(hào)的誤差來(lái)源包括衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)時(shí)鐘誤差、電離層延遲、對(duì)流層延遲、多路徑效應(yīng)以及幾何因子等。誤差累積這些誤差相互影響，并會(huì)隨著觀測(cè)時(shí)間和距離的增加而累積。影響定位精度最終導(dǎo)致定位結(jié)果的精