文档介绍：GPS测量的几种误差及相应处理方法
GPS测量的几种误差及相应处理方法
摘要:GPS的高精度技术被广泛应用在各类测量活动中,但测量数据产生的同时便不可避免会因为各种因素而出现误差。本文基于全球定位系统的功能及应用,分析了GPS 测量中各种误差的来源,并针对GPS测量数据有效消除和减弱各种误差提出某些处理方法,以期为今后工程测量中提高数据精度有所借鉴。

关键词:GPS技术;测量误差;解决方法
中图分类号: 文献标识码: A

1、GPS系统的组成及其工作原理
GPS全球定位系统主要由三大部分组成:地面监控系统、空间卫星群以及卫星接收设备。(1)地面控制系统包括三个部分:一个主控站、三个注入站和五个监测站。主控站的作用是根据各监控站对GPS的详细观测数据,对卫星进行一系列的参数调整,对卫星的飞行轨道等进行控制,同时根据计算出来的卫星的星历和卫星钟的改正参数对卫星发布指令调度卫星。地面监控站的主要作用是不断地接收卫星释放的信号,以监测卫星的工作状态,随时向主控站汇报最新的情况。注入站的主要作用是将主控站搜集整理的计算完成的数据注入到卫星中去,方便卫星执行参数调整。(2)空间卫星群是由位于约20万公里的高空中的24颗高精度GPS卫星群组成,这24颗卫星均匀的被布置在6个轨道面上,几个平面之间的交角为60°,并且保证轨道和地球赤道的倾角为55°,通常将卫星的轨道运行周期定为11小时58分,这样设计可以保证在任何时间、任何地点只要位于地平线以上的卫星接收设备就可以同时接收4到11颗GPS卫星发送出的信号。(3)GPS的用户部分由几部分构成,包括GPS接收机、数据处理软件及相应的配套硬件设备如计算机、气象仪器等,其具体作用是接收GPS卫星发出的信号,利用信号进行导航定位等。在工程测量领域中,随着现代的科学技术的迅猛发展,具有体积小、重量轻、便于携带等特点的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量领域带来了极大的方便。

2、GPS 测量与卫星有关的误差
一般来说,影响GPS测量精度的主要误差来源可分为三类:与信号有关的误差、与GPS卫星有关的误差、与接收设备有关的误差。根据误差的性质可以分为系统误差和偶然误差两种类型。偶然误差包括信号的多路径效应引起的误差和在观测过程中引起的误差,系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气层折射的误差等。
、卫星轨道误差
卫星在运行中要受到多种摄动力的复杂影响使运行轨道变得十分繁琐,而通过地面监测站很难充分可靠的测定这作用力,并掌握它们的作用规律。卫星轨道误差并非由差分相对定位直接引起,而是由于基线距离的增大,造成一定的影响,轨道误差是当前GPS测量的主要误差来源之一。测量的基线长度越长,误差的影响就越大。在GPS定位测量中,以从导航电文中所获得的卫星轨道信息为准,可以不再考虑卫星轨道实际存在的误差,所以在这种方法在精度较低的单点定位工作中被广泛的应用。
、相对论效应误差
由于卫星上的时钟和地球上的时钟所处的状态(主要指运动速度和重力位)不同引起卫星上的时钟和地球上的时钟产生相对钟误差,这一现象被称之为相对论效应误差。。
3、GPS测量与信号传播路径误差