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1、第七章GPS測(cè)量的誤差來源及其影響2021/8/717.1GPS測(cè)量主要誤差分類2021/8/72GPS測(cè)量誤差的來源與衛(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2021/8/73GPS測(cè)量誤差分類對(duì)距離影響誤差來源對(duì)距離測(cè)量的影響（m）衛(wèi)星部分星歷誤差；鐘誤差；相對(duì)論效應(yīng)1.5～15信號(hào)傳播電離層；對(duì)流層；多路徑效應(yīng)1.5～15信號(hào)接收鐘的誤差；位置誤差；天線相位中心變化1.5～5其他影響地球潮汐；負(fù)荷潮1.02021/
2、8/74GPS測(cè)量誤差的性質(zhì)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)例如：信號(hào)的多路徑效應(yīng)2021/8/75GPS測(cè)量誤差的性質(zhì)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)百米例如：衛(wèi)星的星歷誤差、衛(wèi)星誤差、接受機(jī)誤差以及大氣折射等。2021/8/76GPS測(cè)量誤差的性質(zhì)其中系統(tǒng)誤差無論從誤差的大小還是對(duì)定位結(jié)果的危害性講都比偶然誤差要大得多，它是GPS測(cè)量的主要誤差源。同時(shí)系統(tǒng)誤差有一定的規(guī)律可循，可采取一定的
3、措施加以消除，因而是本章研究的主要對(duì)象。2021/8/777.2與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差電離層折射誤差對(duì)流層折射誤差多路徑效應(yīng)2021/8/787.2.1電離層折射2021/8/791.電離層及影響所謂電離層，指地球上空距地面高度在50-1000km之間的大氣層2021/8/7101.電離層及影響電離層中的氣體分子由于受到太陽等天體各種射線輻射，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)GPS信號(hào)通過電離層時(shí)，如同其它電磁波一樣，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化。所以用信號(hào)的傳播時(shí)間乘上真空中光速而得到的距離就會(huì)不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何
4、距離，這種偏差叫電離層折射誤差。2021/8/711相速與群速相速群速相速與群速的關(guān)系相折射率與群折射率的關(guān)系2021/8/712相折射率與群折射率電離層折射率：相折射率：相折射率與群折射率的關(guān)系：群折射率：2021/8/7131.電離層及影響由上式可知，相折射率和群折射率與1之差，其值大小相等而負(fù)號(hào)相反，因此造成了群波的延遲和相波的提前現(xiàn)象。對(duì)于GPS信號(hào)，這意味著相對(duì)于幾何距離，使偽距變長(zhǎng)，而使載波相位距離變短。2021/8/7141.電離層及影響距離的測(cè)量值為，當(dāng)時(shí)，S變?yōu)閹缀沃本€距離，而電離層延遲為二者之差，即2021/8/7151.電離
5、層及其影響2021/8/716電子密度與總電子含量電子密度：?jiǎn)挝惑w積中所包含的電子數(shù)?？傠娮雍浚═EC–TotalElectronContent）：底面積為一個(gè)單位面積時(shí)沿信號(hào)傳播路徑貫穿整個(gè)電離層的一個(gè)柱體內(nèi)所含的電子總數(shù)。2021/8/7171.電離層及其影響可見電離層改正的大小主要取決于電子總量和信號(hào)頻率。載波相位測(cè)量時(shí)的電離層折射改正和偽距測(cè)量時(shí)的改正數(shù)大小相同，符號(hào)相反。2021/8/7181.電離層及其影響對(duì)于(GPS信號(hào)來講，這種距離改正在天頂方向最大可達(dá)50m，在接近地平方向時(shí)(高度角為20°)則可達(dá)150m，因此必須仔細(xì)地加以
6、改正，否則會(huì)嚴(yán)重?fù)p害觀測(cè)值的精度。2021/8/7192.減弱電離層影響的措施（1）利用雙頻觀測(cè)（2）利用電離層改正模型加以修正（3）利用同步觀測(cè)值求差2021/8/7201.利用雙頻觀測(cè)由上式可知，電磁波通過電離層所產(chǎn)生的折射改正數(shù)與電磁波頻率f的平方成反比。令＝A則：2021/8/7211.利用雙頻觀測(cè)GPS衛(wèi)星采用兩個(gè)載波頻率，其中f1=1575.42MHz,f2=1226.60MHz,我們將調(diào)制在這兩個(gè)載波上的P碼分別稱為P1和P2，于是由(7-3)式可得：2021/8/7221.利用雙頻觀測(cè)將兩式相減有或2021/8/7231.利用雙頻
7、觀測(cè)所以有2021/8/7241.利用雙頻觀測(cè)所以若用戶采用雙頻接收機(jī)進(jìn)行偽距測(cè)量，就能利用電離層折射和信號(hào)頻率有關(guān)的特性，從兩個(gè)偽距觀測(cè)值中求得電離層折射改正量，最后得：2021/8/7251.利用雙頻觀測(cè)雙頻載波相位測(cè)量觀測(cè)值φ1和φ2的電離層折射改正與上述分析方法相似，但和偽距測(cè)量的改正有兩點(diǎn)不同：一是電離層折射改正的符號(hào)相反;二是要引入整周未知數(shù)N02021/8/7262.利用電離層改正模型加以修正為了滿足更高精度GPS測(cè)量的需要，F(xiàn)ritzk、Brunner等人提出了電離層延遲改正模型。該模型考慮了折射率n中的高階項(xiàng)影響以及地磁場(chǎng)的影響
8、，并且是沿著信號(hào)傳播路徑來進(jìn)行積分。計(jì)算結(jié)果表明，無論在何種情況下改正模型的精度優(yōu)于2mm。2021/8/7272.利用電離層改正模型加
