第五章GNSS测量的误差来 源 主要内容 51与卫星有关的误差 5.2与信号传播路径有关的误差 53与接收设备有关的误差 54其它误差 安徽理工大学导航定位技术应用研究所Cr 余学祥(0554)6633378xyu9166aaliyun.com.4
主要内容 5.1 与卫星有关的误差 5.2 与信号传播路径有关的误差 5.3 与接收设备有关的误差 5.4 其它误差 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 源 思考题 1、GPS测量中的误差分为哪几类? 2、什么叫星历误差?它有何影响规律?可采用哪些方法 削弱? 3、卫星钟误差的改正模型是什么?削弱其影响的方法主 要是什么? 4、相对论效应是如何克服的? 5、什么叫大气折射?两测站同步观测值求差或采用双频 组合观测值是否能削弱对流层、电离层延迟的影响? 6、什么叫多路径效应?克服多路径效应的措施主要有哪 些? 7、与接收设备有关的误差有哪些? 安工大学 Anhui University of Science and Techno/og
思考题 1、GPS测量中的误差分为哪几类？ 2、什么叫星历误差？它有何影响规律？可采用哪些方法 削弱？ 3、卫星钟误差的改正模型是什么？削弱其影响的方法主 要是什么？ 4、相对论效应是如何克服的？ 5、什么叫大气折射？两测站同步观测值求差或采用双频 组合观测值是否能削弱对流层、电离层延迟的影响？ 6、什么叫多路径效应？克服多路径效应的措施主要有哪 些？ 7、与接收设备有关的误差有哪些？ 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 影响G定位的误差,可以分为 四大类:与卫星有关的误差,如卫 星历误差 星星历误差、卫星钟误差、相对论 卫星钟误差 效应等;与传播路径有关的误差, 与卫星有关的误差 相对论效应 如大气延迟误差、多路径效应等; 相位中心偏差 与接收设备有关的误差,如接收机 对流层延迟误差 钟误差、天线高的量取误差等;其 与信号传播有关的误差电离层延迟误差 多路径效应 它误差,如地球自转等。 吴差分类 接收机钟差 这些误差,对解算的基线向量 具有不同的影响规律,有的在模型 与接收设备有关的误/器安置误差 起算数据误差 中能得到较好的消除或削弱,有的 天线相位偏差 通过采用合适的改正模型其大部分 地球自转 影响可以消除,有的采用一定的观 其他误差 固体潮、负荷潮 测措施能限制在较小的范围内,而 卫星几何结构 解算软件 有的却难以改正。 安工大学 Anhui University of Science and Technolog
影响GPS定位的误差，可以分为 四大类：与卫星有关的误差，如卫 星星历误差、卫星钟误差、相对论 效应等；与传播路径有关的误差， 如大气延迟误差、多路径效应等； 与接收设备有关的误差，如接收机 钟误差、天线高的量取误差等；其 它误差，如地球自转等。 这些误差，对解算的基线向量 具有不同的影响规律，有的在模型 中能得到较好的消除或削弱，有的 通过采用合适的改正模型其大部分 影响可以消除，有的采用一定的观 测措施能限制在较小的范围内，而 有的却难以改正。 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 为了便于解,通常均把 测码伪距的误差来源 各种误差的影响投影到观 对伪距测量的景响(m) 测站至卫星的距离上,以 误差来源 P码 C/A码 相应的距离误差表示,并 卫星部分 称为等效距离偏差。表中 星历误差与模型误差 4. 钟差与稳定性 0 所列对观测距离的影响, 卫星摄动 1.0 相位不确定性 即为与相应误差等效的距其 0.5 0.9 0.9 离偏差。 合计 5.4 信号传播 电离层折射 0-10.0 对流层折射 2 0 伪距=速度X时间 多路径效应 1.2 其它 0.5 时问=信号从卫呈到 合计 3.3 5.5-10.3 P的时间司 煤度=光速 信号接收 接收机噪声 ,0 其它 0.5 0.5 接牧机 计 1 7.5 总计 64108~138 安工大学 Anhui University of Science and Techno/0g
为了便于理解，通常均把 各种误差的影响投影到观 测站至卫星的距离上，以 相应的距离误差表示，并 称为等效距离偏差。表中 所列对观测距离的影响， 即为与相应误差等效的距 离偏差。 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 如果板据误差的性质,上述误差尚可分为系统误差与偶然误差 两类。 ◆系统误差 系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以 及大气折射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测量的影响, 一般根据系统误差产生的原因而采取不同的措施,其中包括: ●引入相应的未知参数,在数据处理中联同其它未知参数一并 解算; ●建立系统误差模型,对观测量加以修正; ●将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差,以减弱或消除 系统误差的影响; ●简单地忽略某些系统误差的影响 ◆偶然误差 偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差等。 安工大学 Anhui University of Science and Techno/og
如果根据误差的性质，上述误差尚可分为系统误差与偶然误差 两类。 ◆系统误差 系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以 及大气折射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测量的影响， 一般根据系统误差产生的原因而采取不同的措施，其中包括： ●引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并 解算； ●建立系统误差模型，对观测量加以修正； ●将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差，以减弱或消除 系统误差的影响； ●简单地忽略某些系统误差的影响。 ◆偶然误差 偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差等。 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 5.1与星有关的误差 与卫星有关的误差,包括卫星星历误差、卫星钟误差、相对论 效应等。 5.1.1卫星星历误差 卫星的在轨位置由广播星 历或精密星历提供,由星历计 算的卫星位置与其实际位置之 差,称为卫星星历误差。利用 精密星历,可以得到优于5m的 卫星在轨位置,在取消SA后, 广播星历的精度约为10~20m 。卫星星历误差对基线的影响= (5.1.1 般可采用右式表示 安工大学 Anhui University of Science and Technolog
5.1 与卫星有关的误差 与卫星有关的误差，包括卫星星历误差、卫星钟误差、相对论 效应等。 卫星的在轨位置由广播星 历或精密星历提供，由星历计 算的卫星位置与其实际位置之 差，称为卫星星历误差。利用 精密星历，可以得到优于5m的 卫星在轨位置，在取消SA后， 广播星历的精度约为10～20m 。卫星星历误差对基线的影响 一般可采用右式表示 5.1.1 卫星星历误差 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 式啊b为基线长度,d为卫星星历误差,p为卫星与测 站间的距离,b为卫星星历误差引起的基线误差,/p为星历 的相对误差。由式(5.1.1)可知,基线的精度与星历精度成正比 ,星历精度越高则相对定位精度越好。表5.1.1中列出了不同星 历精度对不同长度基线的影响,表中取p=20000m 表5.1.1 星历精度对相对定位的影响 b(km) as(m) ds/p(ppm) db(cm) b(km) ds(m) ds/p(ppm) db(cm) 5 0.2 0.0 5 0.25 0.125 1 0.05 0.5 20 1.0 0.1 20 1.0 0.5 5 0.075 5 0.25 10 0.5 0.15 10 10 0.5 0.5 20 1.0 0.3 20 1.0 1.0 安徽理工大学导航定位技术应用研究所 余学祥(0554)6633378xyu9166aaliyun.com.4
式中，b为基线长度，ds为卫星星历误差，ρ为卫星与测 站间的距离，db为卫星星历误差引起的基线误差，ds/ ρ为星历 的相对误差。由式(5.1.1)可知，基线的精度与星历精度成正比 ，星历精度越高则相对定位精度越好。表5.1.1中列出了不同星 历精度对不同长度基线的影响，表中取ρ =20000km。 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 采用进行定位时,大部分情况下需要采用广播星历,以及 时提供解算成果。表5.1.2中列出了2001年11月5日5号GPS卫星的 两种星历坐标之差(广播星历坐标-精密星历坐标)。其中广播星 历的卫星坐标,是利用4点时的星历按15分钟的间隔向前、向后各 推算1小时而得的,精密星历的卫星坐标直接来自精密星历。 表5.1.2广播星历和精密星历的比较(单位:m) 时刻d dy ds时刻|ax DY ds 3:00-.491-2.874-142113.2434:15+1.828|-1.588+0.2672.436 3:15-0.068-2.617-1.10328404:3+2.262|-1.33540.7082.720 3:30+0.398-2.376-0.787|2.5344:45+2.652|-1.131+1.1943.120 3:45+0.811-2.128|-0.4672.3505:0+2.987|-1.004+1.6993.81 4:00+1.363-1.862-0.1212.310 安徽理工大学导航定位技术应用研究所Cr 余学祥(0554)6633378xyu9166aaliyun.com.4
采用GPS进行定位时，大部分情况下需要采用广播星历，以及 时提供解算成果。表5.1.2中列出了2001年11月5日5号GPS卫星的 两种星历坐标之差（广播星历坐标-精密星历坐标）。其中广播星 历的卫星坐标，是利用4点时的星历按15分钟的间隔向前、向后各 推算1小时而得的，精密星历的卫星坐标直接来自精密星历。 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 在相定位中随着基线长度的增加,卫星星历误差将成秀 影响定位精度的主要因素。因此,卫星的星历误差是当前利用 GPS定位的重要误差来源之一。 削弱星历误差的途径: 在GPS测量中,根据不同的要求,处理卫星星历误差的方 法原则上有四种: ◆建立独立的跟踪网:建立GPS卫星跟踪网,进行独立定 轨。这不仅可以使我国的用户在非常时期内不受美国政府有 意降低调制在0/A码上的卫星星历精度的影响,且使提供的精 密星历精度可达到107。这将对提高精密定位的精度起到显 著作用;也可为实时定位提供预报星历。 安徽理工大学导航定位技术应用研究所 余学祥(0554)6633378xyu9166aaliyun.com.4
在相对定位中随着基线长度的增加，卫星星历误差将成为 影响定位精度的主要因素。因此，卫星的星历误差是当前利用 GPS定位的重要误差来源之一。 在GPS测量中，根据不同的要求，处理卫星星历误差的方 法原则上有四种： ◆建立独立的跟踪网：建立GPS卫星跟踪网，进行独立定 轨。这不仅可以使我国的用户在非常时期内不受美国政府有 意降低调制在C/A码上的卫星星历精度的影响，且使提供的精 密星历精度可达到10-7。这将对提高精密定位的精度起到显 著作用；也可为实时定位提供预报星历。 削弱星历误差的途径： 第五章 GNSS测量的误差来 源
第五章GNSS测量的误差来 削弱星误差的途径: ◆采用轨道松弛法处理观测数据。这一方法的基本思想是, 在数据处理中引入表征卫星轨道偏差的改正参数,并假设在 短时间内这些参数为常量,将其作为待估量与其它未知参数 并求解。 表51.3摄动力对卫星轨道的影响Gm 由于摄动力对卫 (1987.514,4小时积累量) 星轨道6个参数的影 轨道参动位2项镊动位高阶项|月球票动太阳光压 响并不相同(见表 2600 20 220 es 1600 140 51.3),而且在对 800 卫星轨道摄动进行修M 4800 5534 5555 1 1200 500 正时,所采用的各摄 动力模型精度也不一样,所以在以轨道改进法进行数据处理时, 根据引入轨道偏差改正数的不同,又分为短弧法和半短弧法。 安工大学 Anhui University of Science and Technolog
◆采用轨道松弛法处理观测数据。这一方法的基本思想是， 在数据处理中引入表征卫星轨道偏差的改正参数，并假设在 短时间内这些参数为常量，将其作为待估量与其它未知参数 一并求解。 削弱星历误差的途径： 第五章 GNSS测量的误差来 源 由于摄动力对卫 星轨道6个参数的影 响并不相同（见表 5.1.3），而且在对 卫星轨道摄动进行修 正时，所采用的各摄 动力模型精度也不一样，所以在以轨道改进法进行数据处理时， 根据引入轨道偏差改正数的不同，又分为短弧法和半短弧法