武汉大学GPS原理与应用.pptx

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1、第三章 GPS定位中的误差源3.4 卫星星历误差3.5 电离层延迟第1页/共28页3.4 卫星星历误差第2页/共28页3.4卫星星历（轨道）误差定义由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。广播星历（预报星历）的精度(无SA)2030米(有SA)100米精密星历（后处理星历）的精度可达1厘米应对方法精密定轨(后处理)相对定位或差分定位GPS测量定位的误差源 卫星星历（轨道）误差第3页/共28页星历误差对单点定位的影响星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星与接收机构成的几何图形星历误差对相对定位的影响GPS测量定位的误差源

2、卫星星历（轨道）误差第4页/共28页3.5 电离层延迟第5页/共28页3.5 电离层延迟GPS测量定位的误差源 电离层延迟第6页/共28页地球大气结构地球大气层的结构GPS测量定位的误差源 电离层延迟 地球大气结构第7页/共28页大气折射效应大气折射信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考虑信号传播速度的变化。色散介质与非色散介质色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质GPS测量定位的误差源 电离层延迟 大气折射效应第8页/

3、共28页相速与群速相速群速相速与群速的关系相折射率与群折射率的关系GPS测量定位的误差源 电离层延迟 相速与群速第9页/共28页相速与群速GPS测量定位的误差源 电离层延迟 相速与群速第10页/共28页电离层折射GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层折射第11页/共28页电离层折射GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层折射第12页/共28页电子密度与总电子含量电子密度与总电子含量电子密度：单位体积中所包含的电子数。总电子含量（TEC Total Electron Content）：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所含的电子总数。GPS测量定位的误差源 电离

4、层延迟 电子密度与总电子含量第13页/共28页电子密度与大气高度的关系GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子密度与大气高度的关系第14页/共28页电子含量与地方时的关系GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子含量与地方时的关系第15页/共28页电子含量与太阳活动情况的关系与太阳活动密切相关，太阳活动剧烈时，电子含量增加太阳活动周期约为11年1700年 1995年太阳黑子数GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子含量与太阳活动情况的关系第16页/共28页电子含量与地理位置的关系2002.5.15 1:00 23:00 2小时间隔全球TEC分布GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电子含量与地理位

5、置的关系第17页/共28页常用电离层延迟改正方法分类经验模型改正方法：根据以往观测结果所建立的模型改正效果：差双频改正方法：利用双频观测值直接计算出延迟改正或组成无电离层延迟的组合观测量效果：改正效果最好实测模型改正方法：利用实际观测所得到的离散的电离层延迟（或电子含量），建立模型（如内插）效果：改正效果较好GPS测量定位的误差源 电离层延迟 常用电离层延迟改正方法分类第18页/共28页电离层改正的经验模型简介 Bent模型由美国的R.B.Bent提出描述电子密度是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数国际参考电离层模型（IRI International Reference Ionosphe

6、re）由国际无线电科学联盟（URSI International Union of Radio Science）和空间研究委员会（COSPAR-Committee on Space Research）提出描述高度为50km-2000km的区间内电子密度、电子温度、电离层温度、电离层的成分等以地点、时间、日期等为参数GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层改正的经验模型简介第19页/共28页电离层改正的经验模型简介Klobuchar模型由美国的J.A.Klobuchar提出描述电离层的时延广泛地用于GPS导航定位中GPS卫星的导航电文中播发其模型参数供用户使用GPS测量定位的误差源 电离层延迟

7、 电离层改正的经验模型简介第20页/共28页Klobuchar模型中心电离层中心电离层电离层地球约350km中心电离层电离层穿刺点 IP天顶方向ZGPS测量定位的误差源 电离层延迟 Klobuchar模型第21页/共28页Klobuchar模型模型算法电离层地球约350km中心电离层电离层穿刺点 IP天顶方向ZGPS测量定位的误差源 电离层延迟 Klobuchar模型第22页/共28页Klobuchar模型模型算法（续）改正效果：可改正60左右GPS测量定位的误差源 电离层延迟 Klobuchar模型第23页/共28页电离层延迟的双频改正GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层延迟的双频改正

8、第24页/共28页电离层延迟的实测模型改正基本思想利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的的TEC实测模型类型局部模型适用于局部区域全球模型适用于全球区域GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层延迟的实测模型改正第25页/共28页电离层延迟的实测模型改正局部（区域性）的实测模型改正方法适用范围：局部地区的电离层延迟改正GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层延迟的实测模型改正第26页/共28页电离层延迟的实测模型改正全球（大范围）的实测模型改正方法适用范围：用于大范围和全球的电离层延迟改正格网化的电离层延迟改正模型GPS测量定位的误差源 电离层延迟 电离层延迟的实测模型改正第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页