GPS定位原理 尼明治金高筝香群学投 10.2GPS定位原理 1.GPS定位中的误差源 (1)卫星有关的误差 31星星历误差 卫星星历误差:由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置 4之差 星历误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量,观测值的数量 及精度,定轨时所有的数学力学模型和定轨软件的完善程度等。此 7外与星历的外推时间间(实测星历的外推时间间隔可视为零)也 3有直接关系 轨道误差对基线测量的影响可用下式表示 0 D D(km) p250000m) 式中,d为轨道误差;D为基线长;ρ为卫星至地球表面距离,大 16/14约25000km;d为基线误差。 冈≤
GPS定位原理 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /14 0 16 昆明冶金高等专科学校 10.2 GPS定位原理 1. GPS定位中的误差源 （1）卫星有关的误差 ① 卫星星历误差 卫星星历误差：由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置 之差。 星历误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量，观测值的数量 及精度，定轨时所有的数学力学模型和定轨软件的完善程度等。此 外与星历的外推时间间隔（实测星历的外推时间间隔可视为零）也 有直接关系。 轨道误差对基线测量的影响可用下式表示： 式中，dr为轨道误差；D为基线长； 为卫星至地球表面距离，大 约25000km；db为基线误差。 ( ) 25'000( ) D D km db dr dr km
GPS定位原理 尼明治金高筝香群学投 表1轨道误差对不同长度的基线影响 轨道误差 基线长度 基线误差(ppm)基线误差(mm) om 0. mm 2.5m 10km 0.1 Imm 100km 0 I ppm 10mm 1000km 0 I ppm 100mm 0.5m 0.002ppm 0.002mm 0.5m 10km 0.002ppm mm 0 0.5r 100km 0.002ppm 0.2mm 0.5m 1000km 0.002ppm mm 7/14 冈≤
GPS定位原理 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /14 0 17 昆明冶金高等专科学校 轨道误差 基线长度 基线误差（ppm） 基线误差（mm） 2.5m 2.5m 2.5m 2.5m 1km 10km 100km 1000km 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.1mm 1mm 10mm 100mm 0.5m 0.5m 0.5m 0.5m 1km 10km 100km 1000km 0.002ppm 0.002ppm 0.002ppm 0.002ppm 0.002mm 0.02mm 0.2mm 2mm 表1 轨道误差对不同长度的基线影响
GPS定位原理 尼明治金高筝香群学投 ②卫星钟的钟误差 卫星上虽然使用了高精度的原子钟,但它们也不可避免地存在误差, 这种误差既包含着系统性的误差(如钟差、钟速、频漂等偏差), 也包含着随机误差。 3(2)与信号传播有关的误差 ①电离层延迟 4>电离层(含平流层)是高度在先 1000Km 50~1000km间的大气层 6>电离层延迟:带电粒子的存在影响 50Km |变化,传播路径生每由,从人而使信 地 号传播时间t与真空中光速c的乘积 10P=不等于卫星至接收机的几何距离。 对流层 >电离层迟取决于信号传播路径上预A 电离层 的总电子含量TEC和信号的频率f 18/4而EC又与时间、地点、太阳黑聋 等多种因素有关 冈≤
GPS定位原理 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /14 0 18 昆明冶金高等专科学校 ② 卫星钟的钟误差 卫星上虽然使用了高精度的原子钟，但它们也不可避免地存在误差， 这种误差既包含着系统性的误差（如钟差、钟速、频漂等偏差）， 也包含着随机误差。 （2）与信号传播有关的误差 ① 电离层延迟 ➢ 电离层（含平流层）是高度在先 50～1000km间的大气层。 ➢电离层延迟：带电粒子的存在影响 无线电信号的传播，使传播速度发生 变化，传播路径产生弯曲，从而使信 号传播时间 t 与真空中光速c的乘积 不等于卫星至接收机的几何距离。 ➢电离层延迟取决于信号传播路径上 的总电子含量TEC和信号的频率f。 而TEC又与时间、地点、太阳黑子数 等多种因素有关。 = t c
GPS定位原理 尼明治金高筝香群学投 ②对流层延迟 对流层是高度在50km以下的大气层。 GPS卫星信号在对流层中的传播速度V=c。C为真空中 的光速,为大气折射率,其值取决于气温、气压和相对 湿度等因子 ③多路径误差 多路径误差经某些物体表面反射后到达接收机的信号如 果与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机,就将使 测量值产生系统误差 多路径误差对测距码伪距观测值的影响要比对载波相位 0 观测值的影响大得多。多路径误差取决于测站周围的环境 接收机的性能以及观测时间的长短。 9/14 冈≤
GPS定位原理 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /14 0 19 昆明冶金高等专科学校 ② 对流层延迟 对流层是高度在50km以下的大气层。 GPS卫星信号在对流层中的传播速度V=c/n。c为真空中 的光速，n为大气折射率，其值取决于气温、气压和相对 湿度等因子。 ③ 多路径误差 多路径误差:经某些物体表面反射后到达接收机的信号如 果与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，就将使 测量值产生系统误差。 多路径误差对测距码伪距观测值的影响要比对载波相位 观测值的影响大得多。多路径误差取决于测站周围的环境、 接收机的性能以及观测时间的长短
GPS定位原理 尼明治金高筝香群学投 (3)与接收机有关的误差 接收机的钟误差 接收机钟有误差。接收机钟差主要取决于钟的质量,与使 用时的环境也有一定关系。它对测距码伪距观测值和载波相 位观测值的影响是相同的。 >接收机的位置误差 在进行授时和定轨时,接收机的位置是已知的,其误差将 使授时和定轨的结果产生系统误差。 接收机的测量噪声 用接收机进行GPS测量时,由于仪器设备及外界环境影响 而引起的随机测量误差,其值取决于仪器性能及作业环境的 0 优劣。观测足够长的时间后,测量噪声的影响通常可以忽略 不计。 20/14 冈≤
GPS定位原理 7 8 9 10 6 5 4 3 2 1 /14 0 20 昆明冶金高等专科学校 （3）与接收机有关的误差 ➢接收机的钟误差 接收机钟有误差。接收机钟差主要取决于钟的质量，与使 用时的环境也有一定关系。它对测距码伪距观测值和载波相 位观测值的影响是相同的。 ➢接收机的位置误差 在进行授时和定轨时，接收机的位置是已知的，其误差将 使授时和定轨的结果产生系统误差。 ➢接收机的测量噪声 用接收机进行GPS测量时，由于仪器设备及外界环境影响 而引起的随机测量误差，其值取决于仪器性能及作业环境的 优劣。观测足够长的时间后，测量噪声的影响通常可以忽略 不计