文档介绍：GPS测量的误差来源分析与应对措施
GPS测量的误差来源分析与应对措施
摘要:GPS测量的误差直接影响着GPS定位精度,本文按其产生的来源、性质及对GPS系统的影响等进行了介绍和初步分析,提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量成果的影响。
关键词:GPS误差;来源定位;精度;应对措施
中图分类号:TH161 文献标识码:A 文章编号:
一、概述
GPS(GlobalPositioningSystem)是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的全球卫星定位系统。该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。

GPS全球卫星定位系统由空间卫星群、地面监控系统和用户使用的GPS卫星接收设备三大部分组成。

(1)全球覆盖连续导航定位:由于GPS有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。
(2)高精度三维定位:GPS能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。GPS提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。
(3)抗干扰性能好、保密性强;GPS采用数字通讯的特殊编码技术,即伪噪声码技术,因而具有良好的抗干扰性和保密性。
二、GPS测量的误差来源分析
GPS测量的主要误差来源可分为:①与GPS卫星有关的误差。②与信号传播有关的误差。③与接收设备有关的误差。

(1)卫星星历误差
由于卫星星历所给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称卫星星历误差。它属于一种起算数据的误差,其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等,其对单点定位有严重的影响,在精密相对定位中也是一个重要的误差来源。削弱此误差的主要措施有:①建立自己的卫星跟踪网独立定轨。②轨道松弛法。③相对定位。
(2)卫星钟的误差
卫星钟的误差是指GPS卫星上的原子钟的误差,它包括系统性的误差和随机性的误差,系统性的误差比随机性的误差大,但前者可通过模型加以改正,因而随机性误差就成为衡量卫星钟的重要指标。美国实行了SA技术后,卫星钟的误差又加入了人为的信号抖动。解决此项误差的方法有:①通过数字模型进行改正。②在接收机间求一次差。
(3)SA干扰误差
SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策,它包括降低广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。实施SA技术后,SA误差已经成为影响GPS定位误差的最主要因素。
(4)时钟相对论效应的影响
时钟相对论效应包括广义相对论效应和狭义相对论效应。广义相对论效应产生的机制是卫星所处的重力位Ws与地面上重力位Wr不一致所引起的。它的影响使卫星钟变快。狭义相对论效应是由于卫星相对于地球的运动速度Vs,它的影响使卫星钟变慢。
目前此项误差的主要解决方法是:①制造厂家预先把卫星钟的频率降低。②采用适当的数学模型进行模型改正。

(1)电离层折