GPS定位误差产生的原因


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我们在利用GPS进行定位时,会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素可分为以下四大类:

 

  (1)与GPS卫星有关的因素

 

  SA政策

 

  美国政府从其国家利益出发,通过降低广播星历精度(技术)、在GPS基准信号中加入高频抖动(技术)等方法,人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。

 

  卫星星历误差

 

  在进行GPS定位时,计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历[7]提供的,但不论采用哪种类型的星历,所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异,这就是所谓的星历误差。

 

  卫星钟差

 

  卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。

卫星信号发射天线相位中心偏差

  卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。

 

  (2)与传播途径有关的因素

 

  电离层延迟

 

  由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应,使得GPS信号的传播速度发生变化,这种变化称为电离层延迟。电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电子总含量有关。

 

  对流层延迟

 

  由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应,使得GPS信号的传播速度发生变化,这种变化称为对流层延迟。电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。

 

  多路径效应

 

  由于接收机周围环境的影响,使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响,这就是所谓的多路径效应。

 

  (3)与接收机有关的因素

 

  接收机钟差

 

  接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。

 

  接收机天线相位中心偏差

 

  接收机天线相位中心偏差是GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。

 

  接收机软件和硬件造成的误差

 

  在进行GPS定位时,定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。

 

  (4)其它

 

  GPS控制部分人为或计算机造成的影响

  由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。

  数据处理软件的影响

数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。

 

结束语:

 

  对于GPS控制网基线测量,基线长度较短的情况下(10km左右,最大不超过20~30km),GPS的轨道误差(星历误差),太阳光压影响及美国SA技术基本对测量精度不发生影响(它只能影响单点定位和长基线测量结果)。

 

  在作业过程中,在GPS接收机满足作业精度要求的情况下,测量的主要误差源是多路径误差、周跳和点位的对中误差。作业中应尽量避免它们的发生并减少其误差。

 

  电离层延迟和对流层延迟主要影响基线测量两点间的高差精度,两点间高差愈大影响也愈大。如果改正公式和参数不恰当,它可能产生每1m高差就有1mm的误差,即1mm/m(误差/高差)。电离层和对流层延迟对平面坐标(L、B或X、Y)影响甚微,几乎没有影响。电离层和对流层延迟具有相关性,基线愈短相关性越强,在短基线测量中它们的影响会有很好的消除。这就是边长短于10km时,单频结果比双频结果精度高的原因。
 
 

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