文档介绍：GPS误差分析
编者按:本刊邀请谢世杰教授等专家,撰写有关GPS误差方面的系列文章,供广大测绘工作者参考。
谢世杰刘豪杰
摘要尽管GPS已成为高精度的导航定位系统,但它仍存在一些重大误差。只有理解这些误差,才有可能削弱这些误差和了解GPS系统的局限性。
关键词 GPS; 精度衰减; 误差
中国图书资料分类号 P228
GPS Error Analysis
Xie Shijie① Liu Haojie②
(① Bureau of Surveying and Mapping under
the PLA Headquarters of the General staff, Beijing, 100088)
(② General Prospecting and Surveying Team under Yellow River
Water mission, Zhengzhou, 450000)
Abstract Although the GPS is clearly the most accurate worldwide navigation positioning system yet developed, it still can exhibit significant errors. By understanding these errors, the user can both hope to reduce them and to understand the limitation of the GPS system.
Key words GPS; DOP; Error
0 前言
尽管GPS现已发展成为高精度的全球导航定位系统,十多年来已广泛用于我国导航、定位各领域,为国家经济建设和国防建设作出了巨大贡献。但是,它仍然存在某些重大误差源。只有深刻理解这些误差源的性质、大小及其影响,才能在制定技术方案和观测时,采取必要措施将其削弱,才可能提高观测成果的可靠性和精确性。
1 误差方程
理想观测值
理想观测值是GPS信号从卫星到达接收机的传播时间。它等于GPS信号在真空中的传播时间,加上由于电离层和对流层引起的时延,即
(1)
式中,tA为真到达时间(s);tT为真传播时间(s);D为真距(m),C为真空光速(m/s),T为真对流层时延(s),I为真电离层时延(s)。
观测的到达时刻
观测的到达时刻包含接收机钟差和其它一些观测误差
(2)
式中,tAu为观测者测出的到达时刻(s),bu为接收机钟差,γ为接收机噪声,多径误差和通道间误差(随各卫星而异)的总和。
卫星播发时刻
卫星播发的时刻也有误差(主要是由于SA所引起):
(3)
式中,tTs为卫星播发时刻(s),β为卫星播发时刻的真误差(含SA)。
真距
卫星真位置和用户真位置之间的向量的绝对值称为真距D
(4)
式中,为卫星真位置,为观测者到卫星的真单位向量。
伪距
卫星钟和接收机钟不可能严格同步,用含有非同步误差算出的距离为伪距ρ
(5)
将(1)~(3)式代入(5)式,再得(4)式代入后得
(6)
2 精度的几何衰减
GPS导航定位的几何原理犹如地面测量的后