四川拓圖偉業(yè)測(cè)繪科技有限公司
閱讀:496發(fā)布時(shí)間:2021-9-23
在GPS測(cè)量中,影響觀測(cè)精度的主要誤差可分為以下三類:
一、與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差
與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差和衛(wèi)星鐘的誤差
1、衛(wèi)星鐘差
由于衛(wèi)星的位置是時(shí)間的函數(shù),因此,GPS的觀測(cè)量均發(fā)精密測(cè)時(shí)為依據(jù),而與衛(wèi)星位置相對(duì)應(yīng)的信息,是通過衛(wèi)星信號(hào)的編碼信息傳送給接收機(jī)的。在 GPS定位中,無論是碼相位觀測(cè)或是載波相位觀測(cè),均要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)時(shí)鐘保持嚴(yán)格的同步。實(shí)際上,以盡管GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘(銣鐘和銫 鐘),但是它們與理想的GPS時(shí)之間,仍存在著難以避免的偏差和漂移。這種偏差的總量約在1ms以內(nèi)。
對(duì)于衛(wèi)星鐘的這種偏差,一般可由衛(wèi)星的主控站,通過對(duì)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)確定,并通過衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給接收機(jī)。經(jīng)鐘差改正后,各衛(wèi)星之間的同步差,即可保持在20ns以內(nèi)。
在相對(duì)定位中,衛(wèi)星鐘差可通過觀測(cè)量求差(或差分)的方法消除。
2、衛(wèi)星軌道偏差
估計(jì)與處理衛(wèi)星的軌道偏差較為困難,其主要原因是,衛(wèi)星在運(yùn)行中要受到多種攝動(dòng)力的復(fù)雜影響,而通過地面監(jiān)測(cè)站,以難以充分可靠的測(cè)定這作用力,并掌握它們的作用規(guī)律,目前,衛(wèi)星軌道信息是通過導(dǎo)航電文等到的。
應(yīng)該說,衛(wèi)星軌道誤差是當(dāng)前GPS測(cè)量的主要誤差來源之一。測(cè)量的基線長(zhǎng)度越長(zhǎng),此項(xiàng)誤差的影響就越大。
在GPS定位測(cè)量中,處理衛(wèi)星軌道誤差有以下直種方法:
1) 忽略軌道誤差
這種方法以從導(dǎo)航電文中所獲得的衛(wèi)星軌道信息為準(zhǔn),不再考慮衛(wèi)星軌道實(shí)際存在的誤差,所以廣泛的用于精度較低的實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位工作中。
2) 采用軌道改進(jìn)法處理觀測(cè)數(shù)據(jù)
這種方法是在數(shù)據(jù)處理中,引入表征衛(wèi)星軌道偏差的改正參數(shù),并假設(shè)在短時(shí)間內(nèi)這些參數(shù)為常量,將其與其它求知數(shù)一并求解。
3) 同步觀測(cè)值求差
這一方法是利用在兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站一同,對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差。以減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響。由于同一衛(wèi)星的位置誤差對(duì)不同觀測(cè)站同步觀測(cè)量的影 響,具有系統(tǒng)誤差性質(zhì),所以通過上述求差的方法,可以明顯的減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響,尤其當(dāng)基線較短時(shí),其效用更不明顯。
這種方法對(duì)于精度相對(duì)定位,具有極其重要的意義。
二、與衛(wèi)星信號(hào)傳播有關(guān)的誤差
與衛(wèi)星信號(hào)有關(guān)的誤差主要包括大氣折射誤差和多路徑效應(yīng)
1、電離層折射的影響
GPS衛(wèi)星信號(hào)的其它電磁波信號(hào)一樣,當(dāng)其通過電離層時(shí),將受到這一介質(zhì)彌散特性的影響,便其信號(hào)的傳播路徑發(fā)生變化。當(dāng)GPS衛(wèi)星處于天頂方向時(shí),電離層折射對(duì)信號(hào)傳播路徑的影響最小,而當(dāng)衛(wèi)星接近地平線時(shí),則影響。
為了減弱電離層的影響,在GPS定位中通常采用下面措施
(1)利用雙頻觀測(cè)
由于電離層的影響是信號(hào)頻率的函數(shù),所以利用不同頻率的電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)。便能多確定其影響,而對(duì)觀測(cè)量加以修正。因此,具有雙頻的GPS接收機(jī), 在精密定位中測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。不過應(yīng)當(dāng)明確指出,在太陽輻射的正午或在太陽黑子活動(dòng)的異常期,應(yīng)盡量避免觀測(cè)。在尤其是精密定位測(cè)量。
(2)利用電離層模型加以修正
對(duì)于單頻GPS接收機(jī),為了減弱電記屋的影響,一般是采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型,或其它適合的電離層模型對(duì)觀測(cè)量加以修正,但是這種模型至今仍在*之中,目前模型改正的有效率約為75%。
(3)利用同步觀測(cè)值求差
這一方法是利用兩臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī),對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)的求差,以減弱電離層折射的影響,尤其當(dāng)觀測(cè)站間的距離較近時(shí)(<20km),由于衛(wèi)星 信號(hào)到達(dá)各觀測(cè)站的路徑相近,所經(jīng)過的介質(zhì)狀況相似,因此通過各觀測(cè)站對(duì)相同衛(wèi)星信號(hào)的同步觀測(cè)值求差,便可顯著的減弱電離層折射影響,其殘差將不會(huì)超過 0.000001。對(duì)于單頻GPS接收機(jī)而言,這種方法的重要意義尤為明顯。
2、對(duì)流層折射的影響
對(duì)流層折射對(duì)觀測(cè)值的影響,可分為干分量與濕分量。干分量主要與大氣的濕度與壓力有關(guān),而濕分量主要與信號(hào)傳播路徑上的大氣濕度有關(guān)。對(duì)于干分量的影響,可通過地面的大氣資料計(jì)算;濕分量目前尚無法準(zhǔn)確測(cè)定。對(duì)于輸送短的基線(<50km),濕分量的影響較小。
關(guān)于對(duì)流層折射的影響,一般有以下幾種處理方法:
(1)定位精度要求不高時(shí),可不考慮其影響。
(2)采用對(duì)流層模型進(jìn)行改正;
(3)采用觀測(cè)量求差的方法。與電離層的影響相類似,當(dāng)觀測(cè)站間相距不遠(yuǎn)(<20km)時(shí),由于信號(hào)通過對(duì)流層的路徑相近,對(duì)流層的物理特性相近,所以對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)值求差,可以明顯的減弱對(duì)流層折射的影響。
3、多路徑效應(yīng)影響
多路徑效應(yīng)亦稱多路徑誤差,是指接收機(jī)天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)外,還可能收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號(hào),信號(hào)疊加將會(huì)引起測(cè)量參 考點(diǎn)(相位中心點(diǎn))位置的變化,從而便觀測(cè)量產(chǎn)生誤差,而且這種誤差隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異,難以控制。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料表明,在一般反射環(huán)境下,多路徑 效應(yīng)對(duì)測(cè)碼偽距的影響可達(dá)到米級(jí),對(duì)測(cè)相偽距的影響可達(dá)到厘米級(jí)。而在高反射環(huán)境下,不僅其影響將顯著增大,而且常常導(dǎo)致接收的衛(wèi)星信號(hào)失鎖和使載波相位 觀測(cè)量產(chǎn)生周跳。
信息標(biāo)題:GPS測(cè)量誤差
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