GNSS基礎(chǔ)課件05 GPS定位中的誤差源

第五章GPS定位中的誤差源§5.1概述§5.2鐘誤差§5.3相對(duì)論效應(yīng)§4.1 概述與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星軌道誤差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲對(duì)流層延遲多路徑效應(yīng)與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏移和變化接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲GPS測(cè)量誤差的來(lái)源GPS測(cè)量誤差的性質(zhì)①偶然誤差內(nèi)容衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生部分的隨機(jī)噪聲接收機(jī)信號(hào)接收處理部分的隨機(jī)噪聲其它外部某些具有隨機(jī)特征的影響特點(diǎn)隨機(jī)量級(jí)小–毫米級(jí)GPS測(cè)量誤差的性質(zhì)②系統(tǒng)誤差（偏差-Bias）內(nèi)容其它具有某種系統(tǒng)性特征的誤差特點(diǎn)具有某種系統(tǒng)性特征量級(jí)大–最大可達(dá)數(shù)百米ErrorErrorTypeTypicalerrorpersatellite

(inMeters)SatelliteclockerrorSatellite1.5SatelliteorbitalerrorsSatellite2.5IonosphericerrorAtmospheric5.0TroposphericerrorAtmospheric0.5ReceivererrorsEquipment0.3MultipatherrorEnvironmental0.6ThelargestsingleerrorfactorisintroducedastheGPSsignalpropagatesthroughtheionosphereGPS測(cè)量誤差的大小SPS（無(wú)SA）GPS測(cè)量誤差的大小PPS，雙頻，P/Y-碼消除或消弱各種誤差影響的方法①模型改正法原理：利用模型計(jì)算出誤差影響的大小，直接對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正適用情況：對(duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗(yàn)公式所針對(duì)的誤差源相對(duì)論效應(yīng)電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星鐘差限制：有些誤差難以模型化消除或消弱各種誤差影響的方法②求差法原理：通過(guò)觀測(cè)值間一定方式的相互求差，消去或消弱求差觀測(cè)值中所包含的相同或相似的誤差影響適用情況：誤差具有較強(qiáng)的空間、時(shí)間或其它類型的相關(guān)性。所針對(duì)的誤差源電離層延遲對(duì)流層延遲衛(wèi)星軌道誤差…限制：空間相關(guān)性將隨著測(cè)站間距離的增加而減弱消除或消弱各種誤差影響的方法③參數(shù)法原理：采用參數(shù)估計(jì)的方法，將系統(tǒng)性偏差求定出來(lái)適用情況：幾乎適用于任何的情況限制：不能同時(shí)將所有影響均作為參數(shù)來(lái)估計(jì)消除或消弱各種誤差影響的方法④回避法原理：選擇合適的觀測(cè)地點(diǎn)，避開易產(chǎn)生誤差的環(huán)境；采用特殊的觀測(cè)方法；采用特殊的硬件設(shè)備，消除或減弱誤差的影響適用情況：對(duì)誤差產(chǎn)生的條件及原因有所了解；具有特殊的設(shè)備。所針對(duì)的誤差源電磁波干擾多路徑效應(yīng)限制：無(wú)法完全避免誤差的影響，具有一定的盲目性§5.2鐘誤差衛(wèi)星鐘差定義 物理同步誤差 數(shù)學(xué)同步誤差應(yīng)對(duì)方法模型改正 鐘差改正多項(xiàng)式

其中a0為ts時(shí)刻的時(shí)鐘偏差，a1為鐘的漂移，a2為老化率。相對(duì)定位或差分定位關(guān)于衛(wèi)星鐘差：總體趨勢(shì)穩(wěn)定，高階項(xiàng)（幾納秒、亞納秒）變化難以模擬一般外推10-20秒外推軌道的難點(diǎn)接收機(jī)鐘差定義

GPS接收機(jī)一般采用石英鐘，接收機(jī)鐘與理想的GPS時(shí)之間存在的偏差和漂移。應(yīng)對(duì)方法作為未知數(shù)處理相對(duì)定位或差分定位§5.3相對(duì)論效應(yīng)狹義相對(duì)論效應(yīng)廣義相對(duì)論效應(yīng)5.3相對(duì)論效應(yīng)AlbertEinstein(1879–1955)20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家,于1905年和1915年先后創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,他于1905年提出了光量子假設(shè),為此他于1921年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),他還在量子理論方面具有很多的重要的貢獻(xiàn).愛因斯坦的哲學(xué)觀念：自然界應(yīng)當(dāng)是和諧而簡(jiǎn)單的.

理論特色：出于簡(jiǎn)單而歸于深?yuàn)W.狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論狹義相對(duì)論1905運(yùn)動(dòng)將使時(shí)間、空間和物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化廣義相對(duì)論1915將相對(duì)論與引力論進(jìn)行了統(tǒng)一相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘的影響①狹義相對(duì)論原理：時(shí)間膨脹。鐘的頻率與其運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。對(duì)GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在狹義相對(duì)論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變慢相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘的影響②廣義相對(duì)論原理：鐘的頻率與其所處的重力位有關(guān)對(duì)GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在廣義相對(duì)論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變快相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘的影響③相對(duì)論