GPS测量的误差来源及其影响.ppt
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1、第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响n第一节:第一节:GPSGPS测量主要误差分类测量主要误差分类n第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n第三节:与卫星有关的误差第三节:与卫星有关的误差n第四节:与接收机有关的误差第四节:与接收机有关的误差n第五节:其他误差第五节:其他误差GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响学习目的学习目的学
2、习内容学习内容第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响n学习目的学习目的:了解卫星星历误差,卫星钟差及相对论效应。了解卫星星历误差,卫星钟差及相对论效应。理解接收机钟误差,相位中心位置误差的产生与消减方理解接收机钟误差,相位中心位置误差的产生与消减方法。法。掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。产生与消减方法。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响学习内容学习内容:一、一、
3、GPSGPS定位的误差概述定位的误差概述二、与卫星有关的误差二、与卫星有关的误差三、卫星信号传播误差三、卫星信号传播误差四、接收设备误差四、接收设备误差五、卫星几何图形强度五、卫星几何图形强度GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第一节:第一节:GPSGPS测量主要误差分类测量主要误差分类GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响误差来源误差来源误差分类误差分类GPSGPS卫星卫星卫星星历误差;卫星星历误差;卫星钟误差;卫星钟误差;相对论效应相对论效应信号传播信号传播电离层折射误差;
4、电离层折射误差;对流层折射误差;对流层折射误差;多路径效应多路径效应接收设备接收设备接收机钟误差;接收机钟误差;接收机位置误差;接收机位置误差;天线相位中心变化天线相位中心变化第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响电离层折射电离层折射对流层折射对流层折射多路径误差多路径误差第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n一、一、电离层折射电离层折射n1 1、电离层及其影响、电离层及其影响 电离层电离层地球上空大气圈的上层,地球上空大气圈的上层,距离地面高度在距离地面高度在
5、50501 1000km000km之间的之间的大气层。大气层。当当GPSGPS信号通过电离层时,信号的信号通过电离层时,信号的传播路径会发生弯曲,其传播速度传播路径会发生弯曲,其传播速度也会发生变化,由此产生的距离差也会发生变化,由此产生的距离差对测量的精度影响较大,必须采取对测量的精度影响较大,必须采取有效措施削弱其影响。有效措施削弱其影响。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差 应该明确,电离层中的相对折射率与群折射率是不同应该明确,电离层中的相对折射率与群折射率是不同的。码相
6、位测量和载波相位测量应分别采用群折射率的。码相位测量和载波相位测量应分别采用群折射率和相对折射率。所以,载波相位测量时的电离层折射和相对折射率。所以,载波相位测量时的电离层折射改正数和伪距测量时的改正数是不同的,两者大小相改正数和伪距测量时的改正数是不同的,两者大小相等,符号相反。等,符号相反。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n2 2、减弱电离层影响的有效措施、减弱电离层影响的有效措施n(1 1)双频接收:如分别用两个已知频率)双频接收:如分别用两个已知频率f f1 1和和f
7、 f2 2发射卫星信号,则发射卫星信号,则两个不同频率的信号就会沿同一路径到达接收机。精度为两个不同频率的信号就会沿同一路径到达接收机。精度为cmcm。n(2 2)利用电离层改正模型修正:沿着信号传播路径来进行积分,)利用电离层改正模型修正:沿着信号传播路径来进行积分,精度优于精度优于2mm2mm。n(3 3)相对定位:利用两台或多台接收机对同一组卫星的同步观测)相对定位:利用两台或多台接收机对同一组卫星的同步观测值求差时可以有效地减弱电离层折射的影响,即使不对电离层折值求差时可以有效地减弱电离层折射的影响,即使不对电离层折射进行改正,对基线成果的影响一般也不会超过射进行改正,对基线成果的影响
8、一般也不会超过110110-6-6。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n二、二、对流层折射对流层折射n1 1、对流层及其影响、对流层及其影响n对流层是高度为对流层是高度为50km50km以下的大气层,由以下的大气层,由于离地面更近,其大气密度比电离层更于离地面更近,其大气密度比电离层更大,大气状态变化更复杂。对流层与地大,大气状态变化更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的上升而降低。对流层中虽有少随高度的上升而降低。对流层
9、中虽有少量带电离子,但对电磁波传播影响不大。量带电离子,但对电磁波传播影响不大。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n对流层的折射率与大气压力、温度和湿度密切相关。对流层的折射率与大气压力、温度和湿度密切相关。由于大气的对流作用很强,大气状态变化复杂。对流由于大气的对流作用很强,大气状态变化复杂。对流层折射的影响与信号的高度角有关,当在天顶方向层折射的影响与信号的高度角有关,当在天顶方向(高度角为(高度角为9090o o),其影响达),其影响达2.3m2.3m;当在地面方向(高;
10、当在地面方向(高度角为度角为1010o o),其影响达),其影响达20m20m;所以,对流层及其影响;所以,对流层及其影响难以准确地模型化。利用测站地面实测的气象数据,难以准确地模型化。利用测站地面实测的气象数据,可以通过现有的各种数字模型消除可以通过现有的各种数字模型消除92%92%95%95%的对流层的对流层折射影响。折射影响。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n2 2、减弱对流层影响的措施、减弱对流层影响的措施(1 1)用改正模型进行对流层改正用改正模型进行对流层改正n该
11、方法设备简单,方法易行,但由于水气在空间的分该方法设备简单,方法易行,但由于水气在空间的分布不均匀,不同时间、不同地点水气含量相差甚远,布不均匀,不同时间、不同地点水气含量相差甚远,用同一模型很难准确描述,所以,对流层改正的湿气用同一模型很难准确描述,所以,对流层改正的湿气部分精度较低,只能将湿分量消去部分精度较低,只能将湿分量消去80%90%80%90%。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n(2 2)利用同步观测值求差)利用同步观测值求差n与电离层的影响类型相似,当两观测站相
12、距不太远时与电离层的影响类型相似,当两观测站相距不太远时(例如(例如20km50100km50100km时,对流层时,对流层折射的影响就成为制约折射的影响就成为制约GPSGPS定位精度提高的重要因素。定位精度提高的重要因素。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n三、多路径误差三、多路径误差n多路径是指卫星信号通过多个不同路径传到接收到卫星信号多路径是指卫星信号通过多个不同路径传到接收到卫星信号的同时,还可能收到经天线周围地物反射的卫星信号,多种的同时,还可能收到经天线周围地物反射
13、的卫星信号,多种信号叠加就会引起测量参考点(相对中心)的位置变化,这信号叠加就会引起测量参考点(相对中心)的位置变化,这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。效应。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第二节:与信号传播有关的误差第二节:与信号传播有关的误差n多路径误差不仅与反射系数有关,也和反射物离测站的距离及卫星多路径误差不仅与反射系数有关,也和反射物离测站的距离及卫星信号方向有关,无法建立准确的误差改正模型,只能恰当地选择站信号方向有关,无法建立准确的误差改正
14、模型,只能恰当地选择站址,避开信号反射物。址,避开信号反射物。n例如:例如:n选设点位时应远离大面积平静的水面,较好的站址可选在地面有选设点位时应远离大面积平静的水面,较好的站址可选在地面有草丛、农作物等植被能较好吸收微波信号的能量的地方;草丛、农作物等植被能较好吸收微波信号的能量的地方;n测站附近不应有高层建筑物,观测时测站附近也不要停放汽车;测站附近不应有高层建筑物,观测时测站附近也不要停放汽车;n测站不宜选在山坡、山谷和盆地中。测站不宜选在山坡、山谷和盆地中。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第三节第三节 与卫星有关的误差与卫
15、星有关的误差GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响 卫星星历误差卫星星历误差 卫星钟差卫星钟差 相对论效应相对论效应第三节第三节 与卫星有关的误差与卫星有关的误差n一、卫星星历误差一、卫星星历误差n星历误差来源星历误差来源n星历误差相对定位的影响星历误差相对定位的影响n减弱星历误差影响的途径减弱星历误差影响的途径GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第三节第三节 与卫星有关的误差与卫星有关的误差n1 1、星历误差来源、星历误差来源n星历:星历:n(1 1)广播星历)广播星历 (2
16、 2)实测星历)实测星历n广播星历:广播星历:根据美国根据美国GPSGPS控制中心跟踪站的观测数据进控制中心跟踪站的观测数据进行外推,通过行外推,通过GPSGPS卫星发播的一种预报星历。卫星发播的一种预报星历。n实测星历:实测星历:根据实测资料进行拟合处理而直接得出的根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。星历。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第三节第三节 与卫星有关的误差与卫星有关的误差 卫星星历误差卫星星历误差 某一瞬间的卫星位置,是由卫星星历提供的,卫星星历误某一瞬间的卫星位置,是由卫星星历提供的,卫星星历误差就是卫星位置
17、的确定误差。差就是卫星位置的确定误差。星历误差来源星历误差来源 其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。的完善程度。GPS测量原理及量原理及应用用第七章第七章 GPSGPS测量的误差来源及影响测量的误差来源及影响第三节第三节 与卫星有关的误差与卫星有关的误差n2 2、星历误差对定位的影响、星历误差对定位的影响单点定位单点定位 星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算,配赋到星星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算,
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- 关 键 词:
- GPS 测量 误差 来源 及其 影响
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