GPS测量的误差及精度控制

GPS测量的误差及精度控制
GPS(Global Positioning System)全球卫星定位系统，是美国空军及其联合工程
师开发的一种全球性导航卫星系统。

其系统采用24颗组成的卫星和地面控制系统，通过卫星定位技术，可以在地球上的任意一个位置精确定位，并提供高精度的时间信息。

GPS技术在航空、航海、地质勘探、交通、港口、森林、农业等领域都有广泛的应用，也被广泛应用在个人导航和定位服务中。

然而，GPS测量并不是绝对精确的，其误差并非可以忽略不计。

这个误差通常
来源于多方面原因，包括信号传输路径变化、卫星时钟偏差、天气因素、大气层对电磁波的影响等等。

在本文中，我们将探讨GPS测量的误差以及精度控制的方法。

GPS测量误差分析
GPS测量的误差包含了系统误差与随机误差两种。

下面将分别对这两种误差进
行阐述。

系统误差
系统误差通常是由于硬件、信号处理软件、大气层对电磁波的影响、地形等多
个因素造成的，这种误差对GPS定位的质量影响比较大。

首先，显著的系统误差是授时误差，也称卫星钟偏误差。

卫星钟的时钟本身并
不存在任何误差，但因为在一个卫星的非常遥远的地方使用GPS接收机接收到的
距离信号时延无法回溯到发射时刻，因此造成了卫星钟的时间和GPS接收机的本
地时钟之间存在着巨大的偏差，这种误差需要在GPS测量的计算中去除。

其次，由于GPS信号送达接收机时，需要经历从卫星到地球的电离层以及大气层的衰减，其中电离层和大气层对信号的传播产生了一定的影响，它们感应和反射天体中微弱的信号，改变了它们的传播速度和传播方向。

因此，大气层中的悬浮物和电离层的电动特性将导致接收信号延迟、频移和相移的不同。

此外，影响GPS定位精度的因素还有多普勒效应、多径效应、卫星几何分布和电离层穿透等因素。

在实际GPS测量中，为了减少系统误差的影响，需要进行多
角度测量，尽量避免信号被干扰的情况。

随机误差
和系统误差不同，随机误差是没有规律的，即纯随机的误差。

它通常源于金属
物体、建筑物、树木叶子等散射物的反射作用，以及接收机、信号传输路径等其他因素引起的误差。

随机误差对定位影响的主要表现为点偏差、距离偏差和角偏差等。

在设备和环
境条件相同的情况下，随机误差是不可避免的。

避免随机误差对定位精度影响的主要方法是通过精准的信号处理算法来消除。

GPS精度控制
为了减少GPS的误差，同时提高其定位精度，采用以下方法进行精度控制。

多星定位
多星定位是指在GPS测量中使用多个卫星进行测量的方法。

通过使用多个卫星可以准确计算接收机与卫星的距离，从而减少误差的影响。

与单星定位相比，多星定位能够保证更好的定位精度。

数据辅助
数据辅助是指通过收集和分析历史GPS记录来提供最近测量的位置信息，在GPS定位的时候使用这些数据来帮助确定当前的位置。

通过这种方法，可以提供更加准确的结果。

覆盖范围
GPS信号的传播速度是有限的，传播范围也不可能无限扩大。

因此，使用GPS
测量时需要考虑到测量对象的覆盖范围问题。

为了保证定位精度，需要选择准确的信号传输路径，避免由于信号传输距离过远、时间过长等问题导致的误差。

接收机精度
接收机的精度也会对定位精度产生影响。

为了提高定位精度，需要选择高质量、高灵敏的接收机。

在选择接收机的时候，需要注意其灵敏度、射频性能、跳频保护以及数据存储等方面的特点。

GPS技术已经得到广泛的应用，它具有高精度、高稳定性、全球覆盖范围广等
特点，在各个领域都有着广泛的应用前景。

然而，在GPS测量时充分考虑其误差
来源，并采用精度控制的方法，可以有效地提高其定位精度，避免服务质量下降的情况发生。