文档介绍：子情境2 与卫星有关的误差
一、卫星钟差
由前述GPS定位原理可知,GPS伪距观测量与GPS位置和站点位置有关。
由于卫星的位置是时间的函数,所以GPS的观测量,均以精密测时为依据。
在GPS定位中,无论是码相位观测或载波相位观测,均要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上,尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟(铷钟和铯钟),但它们与理想的GPS时之间,仍存在着难以避免的偏差或漂移。这种偏差就是卫星钟钟差。
卫星钟钟差的总量约在1ms以内,由此引起的等效距离误差,约可达300km。
一、卫星钟差
卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差,也包含钟的随机误差。
对于卫星钟的这种偏差,一般可以通过对卫星钟运行状态的连续监测而精确地确定,并表示为以下二阶多项式的形式:
其中为参考历元;系数、、分别表示卫星钟在参考历元时刻的钟差、钟速(或频率偏差)及钟速变率(或老化率)
※这些参数数值,由卫星的主控站测定,之后注入卫星,并通过卫星的导航电文提供给用户。
一、卫星钟差
卫星钟差影响
载波相位观测量:
单差观测量:
卫星钟差处理方法:
(1)经以上二次多项式钟差模型改正后,各卫星钟之间的同步差可保持在20ns以内,由此引起的等效距离偏差将不会超过6m。
(2)卫星钟差或经改正后的残差,在相对定位中,可以通过观测量求差(或差分)的方法消除。
二、卫星轨道偏差
卫星轨道偏差产生的其主要原因是,卫星在运行中要受到多种摄动力(地球引力场摄动力、日月引力、太阳光辐射压力、大气阻力、潮汐作用力、磁力等)的复杂影响,导致卫星不能完全按照预定轨道运行。这些摄动力难以通过地面监测站充分可靠地测定,也难以掌握它们的作用规律。因此,处理卫星的轨道误差一般比较困难。
二、卫星轨道偏差
目前,用户通过导航电文,所得到的卫星轨道信息,其相应的位置误差约为20m~40m。但随着摄动力模型和定轨技术的不断完善,上述卫星的位置精度,将可提高到5m~10m。卫星的轨道误差,是当前利用GPS定位的重要误差来源之一。
二、卫星轨道偏差
基线长度(km)
基线相对误差( )
容许轨道误差(m)
10
GPS卫星距地面观测站的最大距离,约为25000km,如果基线测量的允许误差为1cm,则当基线长度不同时,允许的轨道误差大致如表所示。
可见,在相对定位中,随着基线长度的增加,卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。
二、卫星轨道偏差
在GPS定位中,根据不同的要求,处理卫星轨道误差的方法原则上有三种: 忽略轨道误差法、轨道改进法、求差法。
这时简单地认为,由导航电文所获知的卫星轨道信息,是不含误差的。很明显,这时卫星轨道实际存在的误差,将成为影响定位精度的主要因素之一。这一方法,广泛地应用于定位精度要求不高的工作,如实时单点定位。
二、卫星轨道偏差
这一方法的基本思想是,在数据处理中,引入表征卫星轨道偏差的改正参数,并假设在短时间内这些参数为常量,将其作为估量与其它未知参数一并求解。
二、卫星轨道偏差
由前面的讨论已知,卫星的轨道偏差,主要是由各种摄动力的综合作用而产生的。由于摄动力对卫星轨道6个参数的影响并不相同。
而且在对卫星轨道摄动进行修正时,所采用的各摄动力模型精度也不一样,所以,在用轨道改进法进行数据处理时,根据引入轨道偏差改正数的不同,又分为短弧法和半短弧法。
表摄动力对卫星轨道的影响(以m计)(,4小时积累量)