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GPS定位的误差来源
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GPS定位的误差来源
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按误差性质分类
上述误差，按误差性质可分为系统误差与偶然误差两类。偶然误差主要包括信号的多路径效应，系统误差主要包括卫星的星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。其中系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性都比偶然误差要大得多，它是GPS测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循，可采取一定的措施加以消除。
系统误差是由于仪器本身不精确、或实验方法粗略、或实验原理不完善而产生的。
偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
与卫星有关的误差
（1）卫星钟差
GPS观测量均以精密测时为依据。GPS定位中，无论码相位观测还是载波相位观测，都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在1 ms内，引起的等效距离误差可达300km。
卫星钟的偏差一般可通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定，并用二阶多项式表示：?tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的参数由主控站测定，通过卫星的导航电文提供给用户。
（2）卫星轨道偏差：
由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定这些作用力并掌握其作用规律，因此，卫星轨道误差的估计和处理一般较困难。目前，通过导航电文所得的卫星轨道信息，相应的位置误差约20-40m。随着摄动力模型和定轨技术的不断完善，卫星的位置精度将可提高到5-10m。卫星的轨道误差是当前GPS定位的重要误差来源之一。
卫星信号传播误差
（1）电离层折射影响：主要取决于信号频率和传播路径上的电子总量。通常采取的措施：
&利用双频观测：电离层影响是信号频率的函数，利用不同频率电磁波信号进行观测，可确定其影响大小，并对观测量加以修正。其有效性不低于95%.
&利用电离层模型加以修正：对单频接收机，一般采用由导航电文提供的或其它适宜电离层模型对观测量进行改正。目前模型改正的有效性约为75%，至今仍在完善中。
&利用同步观测值求差：当观测站间的距离较近（小于20km）时，卫星信号到达不同观测站的路径相近，通过同步求差，残差不超过10-6。
（2）对流层的影响
对流层折射对观测量的影响可分为干分量和湿分量两部分。干分量主要与大气温度和压力有关，而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关。目前湿分量的影响尚无法准确确定。对流层影响的处理方法：
&定位精度要求不高时，忽略不计。
&采用对流层模型加以改正。
&引入描述对流层的附加待估参数，在数据处理中求解。
&观测量求差。
（3）多路径效应：也称多路径误差，即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。措施：
&安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。
&选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。
&适当延长观测时间，削弱周期性影响。
&改善接收机的电路设计。
接收设备有关的误差
主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不确定性影响。
（1）观测误差：除分辨误差外，还包括接收天线相对测站点的安置误差。分辨误差一般认为约为信号波长的1%。安置误差主要有天线的置平与对中误差和量取天线相位中心高度（天线高）误差。例如当天线高1.6m ,置平误差0.10，则对中误差为2.8mm。
（2）接收机钟差
GPS接收机一般设有高精度的石英钟，日频率稳定度约为10-11。如果接收机钟与卫星钟之间的同步差为1?s，则引起的等效距离误差为300m。处理接收机钟差的方法：
&作为未知数，在数据处理中求解。
&利用观测值求差方法，减弱接收机钟差影响。
&定位精度要求较高时，可采用外接频标，如铷、铯原子钟，提高接收机时间标准精度。
（3）载波相位观测的整周未知数
无法直接确定载波相位相应起始历元在传播路径上变化的整周数。同时存在因卫星信号被阻挡和受到干扰，而产生信号跟踪中断和整周变跳。
（4）天线相位中心位置偏差
GPS定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准，在理论上，天线相位中心与仪器的几何中心应保持一致。实际上，随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。如何减小相位中心的偏移，是天线设计的一个迫切问题。
其它误差来源
（1）地球自转影响
（2）相对论效应
在GPS定位中，除了上述各种误差外，卫星钟和接收机钟震荡器的随机误差、大气折射模型和卫星轨道摄动模型误差、地球潮汐以及信号传播的相对论效应等都会对观测量产生影响。
为提高长距离相对定位的精度，满足地球动力学研究要求，研究这些误差来源，并确定它们的影响规律和改正方法，有重要意义。
第四部分 GPS技术的作用和应用
第四部分 GPS技术的作用和应用
u.GPS在测量中的应用
u.GPS在公安、交通系统中的应用
u.GPS在地震研究中的应用
u.GPS在气象中的应用
u.GPS在其他领域中的应用
GPS在测量中的应用
1、GPS在大地控制测量中的应用
GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。
归纳起来，大致可以将GPS网分为两大类，一类是全球或全国性的高精度GPS网。另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等。
GPS在大地控制测量中的应用
(1)全球或全国性的高精度GPS网
作为大地测量的科研任务是研究地球形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的坐标系统一的高精度大地控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。
由于VLBI、SLR技术的设备昂贵且非常笨重，所以直到GPS技术逐步完善的今天才使全球覆盖的高精度GPS网得以实现，从而建立起高精度的（1－2cm）全球统一的动态坐标框架，为大地测量的科学研究和相关地学研究打下了坚实的基础。
GPS在大地控制测量中的应用
(2)区域性GPS大地控制网
所谓区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。由于GPS技术的优点，建立区域性大地控制网的手段已基本被GPS技术取代。就其作用而言分为
A、建立新的地面控制网
B、检核和改善已有地面网
C、对已有的地面网进行加密；
D、拟合区域大地水准面
GPS在精密工程测量及变形监测中的应用
（1）隔河岩水库大坝外观变形GPS自动化监测系统
隔河岩水库位于湖北省长阳县境内，是清江中游的一个水利水电工程－隔河岩水电站。隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统于1998年3月投入运行，系统由数据采集、数据传输、数据处理三大部分组成。
隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统
GPS在精密工程测量及变形监测中的应用
（2）GPS在机场轴线定位中的应用
机场跑道中心轴线方位的精度，按机场等级不同而不同，最高精度应低于1&。自1992年开始，国内各城市建立的新机场，其跑道的定向都已采用GPS来施测，如武汉天河国际机场，南京绿口国际机场，济南国际机场，贵阳国际机场等。
今年来，GPS还普遍用于电子加速器的工程施工测量，大桥施工控制网建立，海上勘探平台沉降监测，大桥动态实时形变监测，高层建筑实时变形监测。
GPS在其他测量中的应用
（1）GPS在航空摄影测量中的应用
（2）GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的
（3）GPS在地形、地籍及房地产测量中的
（4）GPS在海洋测绘中的应用
a 用GPS技术进行高精度海洋定位
b 中国沿海RBN/DGPS系统
GPS技术用于建立海洋大地控制网
GPS在水下地形测绘中的应用
近海GPS系统导航系统建立框架图
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迅维电脑维修培训www.xinxunwei.comGPS定位的误差来源
重庆GPS监控测量是通过地面接收机接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。测虽结果的误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播途径和地面接收设备，按误差性质又可分为系统误差与偶然误差。偶然误差主要包括信号的多路径效应等.系统误差主要包括卫星星历的星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。其中。无论从误差的大小还是对定位结果的危害性来讲，系统误差都比偶然误差要大得多，它是重庆GPS监控测量的主要误差来源。同时系统误差有一定的规律可循.可采取某些措施使之减弱。
一.与卫星有关的误差
与卫星有关的误差有卫星星历误差、卫星钟差及相对论效应等。
1.卫星星历误差
由星历所描述的卫星在空间的位置与实际位置之差称为卫星星历误差。由于卫星在运行中受到多种摄动力的复杂影响.而通过地面监铡站又难以充分可
毙地侧定这些作用力并掌握它们的作用规律，因此在星历预报时会产生较大的误差。在一个观侧时段内星误差属系统误差特性，是一种起算误差。它将严重影响单点定位的精度，也是精密相对定位中的重要误差来源。卫星星历数据有广播星历和实铡星历两种。解决星历误差的方法有建立自己的卫星跟踪网独立定轨.运用轨道松弛法及同步观测值求差。
2.卫星钟的钟差误差
卫星钟的钟差包括钟差、频偏、领漂等产生的误差，也包括钟的随机误差。在CPS测星中，无论是码相位观测或载波相位观测.均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。尽管GPS卫星设有高情度的原子钟，但与标准的GPS时之间仍存在着偏差或漂移。这种误差可采用在接收机间求差等方法来消除。
3.相对论效应
相对论效应是由卫星钟和接收机钟所处的状态(运动速度和重力位)不同而引起的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。
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第四章GPS卫星定位误差习题.doc
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简介：本文档为《第四章GPS卫星定位误差习题doc》，可适用于初中教育领域，主题内容包含第四章GPS卫星定位误差习题〉〈习题试述GPS测量定位中误差的种类并说明产生的原因。〈习题〉试述GPS定位误差来源。并详细说明各类误差来源影响特征与符等。
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资料评价：GPS定位的误差源
　　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。这些因素主要影响电磁波传播时间的测量和卫星精确位置的获得，误差通过测量平差方程传播给GPS定位结果，所谓精密定位，就是利用各种模型，估算出下面列出的各种误差（大部分），这是GPS应用的前沿课题。 　　1、与GPS卫星有关的因素 　　(1) SA 美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（ε技术）、在GPS信号中加入高频抖动等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度（目前已经取消）。 　　(2) 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。 &&&　 (3) 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标准时间的误差。 &&　& (4) 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、与传播路径有关的因素 　　(1) 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。&　　(2) 对流层延迟 对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。 　　(3) 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反射和折射信号的影响，这就是所谓的多路径效应。　　3、接收机有关的因素 　　(1) 接收集钟差 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。 　　(2) 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。 　　(3) 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) 天线相对旋转产生的相位增加效应 　　4、其它 　　(1) 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。 　　(2) 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。 　　(3) 固体潮、极潮和海水负荷的影响 　　(4) 相对论效应。卫星钟和地面钟由于存在相对运动，从地面观测，卫星钟走得慢，影响电磁波传播时间的测定。
8.88-14.68万
11.59-16.99万
5.48-7.68万
17.98-25.98万
10.99-15.99万
18.99-31.69万
10.78-16.38万
22.38-35.98万
23.98-42.28万
20.99-34.99万
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