控制測量學(xué)與GPS測量技術(shù)17課件講解

控制測量學(xué)與GPS測量技術(shù)控GPS測量誤差來源01與信號傳播有關(guān)的誤差目錄01與衛(wèi)星有關(guān)的誤差01與接收機(jī)有關(guān)的誤差GPS測量誤差來源01PART1、與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘誤差地球自轉(zhuǎn)影響相對效應(yīng)影響2、信號傳播誤差電流層影響多路徑效應(yīng)影響3、測量誤差和接受設(shè)備誤差上述誤差按照誤差的性質(zhì)來分可分為系統(tǒng)誤差與偶然誤差系統(tǒng)誤差：星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、大氣折射等。偶然誤差：多路徑效應(yīng)系統(tǒng)誤差是研究的主要對象。GPS測量誤差來源01PART一、與信號傳播有關(guān)的誤差電離層折射1、電離層折射誤差電離層，即地球上空距地面高度在50-1000km之間的大氣層。其中的氣體分子由于天體各種射線的輻射而產(chǎn)生電離，形成大量的自由電子和正離子。因此，GPS信號通過電離層時，傳播路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度也會產(chǎn)生變化，此時用信號的傳播時間乘以光速得到的距離不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差即為電離層折射誤差。GPS測量誤差來源01PART2、減弱電離層影響的措施利用雙頻觀測利用電離層改正模型利用同步觀測值求差GPS測量誤差來源01PART二、對流層折射1、對流層及其影響對流層是地面以上40km以下的大氣層，其大氣密度更大，大氣狀態(tài)比電離層更為復(fù)雜。電磁波信號通過對流層時信號傳播路徑也會發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生的誤差稱為對流層折射誤差。GPS測量誤差來源01PART2、減弱對流層折射改正殘差影響的主要措施氣象參數(shù)在測站直接測定引入附加代估參數(shù)利用同步觀測量求差利用水汽輻射計(jì)直接測定信號傳播的影響。GPS測量誤差來源01PART三、多路徑誤差GPS測量誤差來源01PART1、多路徑效應(yīng)在GPS測量中被測站附近的反射物所反射的衛(wèi)星信號（反射波）如果直接進(jìn)入接收機(jī)天線的話，將和直接來自衛(wèi)星的信號（直射波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。

由于多路徑的信號傳播所引起的干涉時延效應(yīng)稱為“多路徑效應(yīng)”。GPS測量誤差來源01PART2、減弱和消除方法站址的選擇多路徑誤差取決于反射物離測站的距離和反射系數(shù)（取決于反射物的材料、形狀及粗糙程度等）及衛(wèi)星信號的方向等各種性質(zhì)，無法建立起準(zhǔn)確的誤差改正模型。較為有效的方法是恰當(dāng)選擇站址，注意避免信號反射物。GPS測量誤差來源01PART（1）選站時應(yīng)避免臨近有大面積的平靜的水面。GPS測量誤差來源01PART（2）測站不宜選擇在山坡上。GPS測量誤差來源01PART（3）測站周圍不宜有高層建筑物。GPS測量誤差來源01PART1、衛(wèi)星星歷誤差由衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星在空間的位置與衛(wèi)星的實(shí)際位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差。在一個觀測時段內(nèi)星歷誤差主要呈系統(tǒng)誤差特性。衛(wèi)星星歷誤差是一種起算數(shù)據(jù)誤差，將嚴(yán)重影響單點(diǎn)定位的精度，在精密相對定位中也是一個重要的誤差源。二、與衛(wèi)星有關(guān)的誤差GPS測量誤差來源01PART2、衛(wèi)星鐘誤差GPS測量的精度和時鐘誤差有密切的關(guān)系。衛(wèi)星鐘和GPS時之間的誤差在1ms以內(nèi)，而1ms的鐘差會引起300km的測距誤差。這種直接用衛(wèi)星鐘的讀數(shù)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時相比而得出的誤差稱為物理同步誤差。GPS測量誤差來源01PART三、相對論效應(yīng)

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)（速度和重力位）不同而引起衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘產(chǎn)生相對鐘誤差的現(xiàn)象。GPS測量誤差來源01PART四、與接收機(jī)有關(guān)的誤差1、觀測誤差這類誤差除了觀測的分辨誤差之外，尚包括接收機(jī)天線相對測站點(diǎn)的安置誤差。觀測誤差屬于偶然誤差，適當(dāng)?shù)卦黾佑^測量，將會明顯地減弱其影響。接收機(jī)天線相對觀測站中心的安置誤差，主要有天線的整平、對中誤差和量取天線相位中心高度（天線高）的誤差。因此，在精密定位工作中，必須仔細(xì)操作，以盡量減少這種誤差的影響。GPS測量誤差來源01PART2、接收機(jī)的鐘差GPS接收機(jī)一般設(shè)有高精度的石英鐘，其日頻率穩(wěn)定度約為10-11。如果接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步差為1μs，則由此引起的等效距離誤差約為300m。GPS測量誤差來源01PART處理接收機(jī)鐘差比較有效的辦法：作為未知數(shù)納入方程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求解。此方法廣泛應(yīng)用于實(shí)時動態(tài)定位。此時，假設(shè)每個觀測瞬間，鐘差都是獨(dú)立的。

像衛(wèi)星鐘那樣，將其表示為多項(xiàng)式的形式，在觀測量的平差計(jì)算中，求解多項(xiàng)式的系數(shù)。鐘差模型影響鐘差的正確性。多用于靜態(tài)絕對定位。

在定位精度要求較高時，可以采用高精度的外接頻標(biāo)（時間標(biāo)準(zhǔn)），如銣原子鐘或銫原子鐘，以提高接收機(jī)時間標(biāo)準(zhǔn)的精度。在精密相對定位中，還可以利用觀測值求差的方法，有效地減弱接收機(jī)鐘差的影響。GPS測量誤差來源01PART3、天線的相位中心位置偏差

在GPS定位中，觀測值都是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的，而天線的相位中心與其幾何中心，在理論上應(yīng)保持一致。可是，實(shí)際上天線的相位中心位置，隨著信號輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化，即觀測時相位中心的瞬