GPS导航定位误差详解
GPS定位系统在测绘中的误差及其校正
GPS定位系统在测绘中的误差及其校正近年，全球定位系统（GPS）在测绘领域广泛应用，成为现代测绘的重要工具。
然而，GPS定位系统的测量精度不可避免地存在一定的误差，这对于需要高精度测绘数据的应用来说，可能带来一系列问题。
本文将探讨GPS定位系统的误差来源及校正方法，以期提高测绘数据的准确性与可靠性。
一、GPS定位系统误差来源1. 大气层延迟误差：GPS信号在穿过大气层时会发生延迟，导致定位结果产生偏差。
这主要由大气层中的水汽含量、温度、压力等因素所引起。
2. 卫星发射钟误差：GPS卫星发射钟的精确度无法达到理论上的完美，钟的频率可能出现细微偏差，进而影响测量结果。
3. 卫星轨道误差：由于各颗卫星在轨道上的摄动等因素，其运行轨迹不会完全符合理论轨道，从而引起时间误差。
4. 多径效应：接收天线接收到的信号可能会经过多次反射，导致信号延迟，从而产生定位误差。
5. 接收机钟差：GPS接收机内部的时钟精度有限，存在一定的误差，会对定位结果造成影响。
二、GPS定位系统误差的校正方法1. 差分定位法：差分定位法是最常用和最有效的校正方法之一。
它通过同时观测参考站和待测站的GPS信号，利用参考站的已知坐标和观测数据，计算出两个站点间的差异，进而校正待测站点的定位误差。
2. 精密轨道确定法：通过利用卫星轨道参数提供的精密轨道数据，结合接收机的测量结果，计算卫星的真实位置，从而减小轨道误差对定位结果的影响。
3. 多频率接收机技术：多频率接收机可以利用不同频率的信号对多径效应进行抵消，从而提高定位精度。
4. 大气层延迟模型校正：根据大气层的温度、湿度、压力等参数，采用相应的模型对大气层延迟误差进行校正。
5. 时钟差校正：通过与参考源对比，校正接收机内部时钟的误差。
三、GPS定位系统误差校正的应用GPS定位系统的高精度测绘数据广泛应用于地图制作、土地测量、工程测量、导航定位等领域。
对于地图制作来说，GPS定位系统提供的高精度数据能够提高地图的准确性，并为城市规划、交通规划等提供重要依据。
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法GPS测量误差是测绘技术中常见的一个问题，它会对测量结果的准确性和可靠性产生一定的影响。
本文将从几个方面讨论GPS测量误差及其处理方法，以帮助读者更好地理解和运用GPS测量技术。
一、GPS测量误差的来源GPS测量误差主要来自以下几个方面：1. 星历误差：GPS卫星的轨道预报存在一定的误差，这会导致卫星位置的偏差。
从而引起接收器测量结果的不准确。
2. 电离层延迟：GPS信号在通过电离层时会发生传播速度变化，从而产生延迟。
这种延迟会导致测量结果的偏移。
3. 对流层延迟：GPS信号在通过对流层时也会发生传播速度变化，引起延迟。
这个延迟主要受天气条件的影响，如温度、湿度等，会导致测量误差的增大。
4. 多径效应：GPS信号在传输过程中可能会被建筑物、树林等障碍物反射，形成多个信号路径。
这些反射信号会与直达信号叠加，导致测量结果的偏差。
二、GPS测量误差的处理方法针对GPS测量误差，我们可以采取以下几种方法进行处理：1. 差分GPS测量：差分GPS测量是一种通过同时测量参考站和待测站的方式，消除大部分GPS测量误差的方法。
通过获取参考站与待测站之间的差异，可以得到相对准确的测量结果。
2. 排除异常值：在大量的GPS测量数据中，可能存在一些异常值，这些异常值可能是由于设备故障或环境因素引起的。
通过统计学方法，可以识别和排除这些异常值，提高测量数据的可靠性。
3. 数据平滑处理：由于GPS测量误差的存在，测量数据可能存在一定的波动和不稳定性。
通过对数据进行平滑处理，可以减小误差对结果的影响，得到更加平稳的测量结果。
4. 多基线处理：对于需要测量较大区域的工程，使用多个基准站进行GPS测量可以提高精度和可靠性。
通过基线向量之间的相互比较和校验，可以减小误差的累积效应。
5. 校正模型：根据GPS测量误差的特点，可以建立相应的校正模型。
通过对误差进行建模和拟合，可以对测量结果进行修正，提高准确性。
gps测量坐标误差有多大
GPS测量坐标误差有多大GPS（全球定位系统）是一种利用卫星定位技术来获取地理位置信息的系统。
它广泛应用于导航、地理测量、军事和民用等领域。
然而，由于多种原因，GPS测量坐标会存在一定的误差。
误差来源GPS测量坐标的误差主要来自以下几个方面：1.卫星误差：卫星的精密轨道、钟差和天线相位中心等因素都会对测量结果产生影响。
虽然GPS系统会采取一系列措施来校正这些误差，但仍然无法完全消除。
2.大气延迟：由于GPS信号在穿过大气层时会受到大气介质的影响，导致信号传播速度发生变化。
这种大气延迟会导致测量结果与真实位置之间产生误差。
3.多路径效应：当GPS信号在到达接收机之前与建筑物、树木等障碍物发生反射后再次达到接收机时，会产生多路径效应。
这种效应会导致信号的传播路径变长，进而引起测量误差。
4.接收机误差：包括接收机的硬件设备、信号处理以及观测条件等因素，都会对测量结果产生影响。
接收机的性能越好，产生的误差就越小。
误差类型在GPS测量过程中，常见的误差类型包括：1.精度误差：指GPS测量结果与真实位置之间的差异。
通常以水平误差和垂直误差来衡量。
水平误差是指实际测量结果与真实位置在水平方向上的差距，垂直误差则是指在垂直方向上的差距。
2.相对误差：指同一测量点在不同时间或不同接收机进行测量时产生的误差。
相对误差可以通过对同一位置进行多次测量，并对结果进行比对来评估。
3.绝对误差：指GPS测量结果与真实位置之间的绝对差距。
由于无法得知真实位置，所以无法直接获得绝对误差。
通常通过测量点的相对误差和已知参考点的坐标来间接获得。
误差量化为了评估GPS测量坐标误差的大小，通常采用以下方法进行量化：1.信号强度指示（Signal Strength Indicator，SSI）：SSI是衡量GPS信号强度的指标，通常以百分比或分贝表示。
信号强度越高，误差越小。
2.几何精度因子（Geometric Dilution of Precision，GDOP）：GDOP是一种衡量卫星几何配置对GPS测量结果精度影响的量化指标。
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法引言：在现代社会，全球定位系统（Global Positioning System，GPS）已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是导航、交通监控还是地理信息系统等领域都离不开GPS定位技术。
然而，随着GPS定位的广泛应用，人们也逐渐发现定位误差问题的存在。
本文将从GPS定位误差产生的原因入手，探讨解决这一问题的方法。
一、GPS定位误差的原因分析：1. GPS系统误差：GPS系统本身存在着一些系统误差，例如卫星钟差、伪距观测误差、大气延迟等。
这些误差会直接影响到GPS定位的准确性。
2. 空间几何因素：GPS定位需要至少4颗卫星进行定位计算，卫星的位置和空间几何分布对定位精度有着重要影响。
当卫星分布不均匀或存在遮挡物时，会导致定位误差增大。
3. 电离层和大气影响：电离层和大气中的湿度、温度等因素都会对GPS信号产生影响，导致信号传播延迟或折射，从而引起定位误差。
4. 载波相位等伪距测量误差：GPS定位是通过测量卫星发射的信号和接收器接收的信号之间的时间差来计算位置的。
然而，由于载波相位的波长较短，测量精度更高，但受到多普勒效应的影响，会产生伪距测量误差。
二、减小GPS定位误差的方法：1. 多路径效应抑制：多路径效应是指GPS信号在传播过程中发生反射、散射等现象，致使接收器接收到多个信号，在信号合成过程中引入误差。
为了减小多路径效应，可以利用天线设计和信号处理技术，选择适合的接收天线和增加抗多路径干扰的算法。
2. 差分定位：差分定位是通过引入一个参考站与基准站的距离进行辅助定位，利用参考站的精确位置和信号传播速度信息来对GPS定位结果进行修正。
差分定位可以大幅度减小系统误差和信号传播误差的影响，提高定位精度。
3. 增加卫星数量和分布：通过增加卫星数量和改善卫星的空间分布，可以提高GPS定位的可见卫星数目和几何配置，从而减小定位误差。
可以使用卫星信噪比、可视卫星数等指标来优选卫星，并避开存在遮挡物的区域。
GPS测量误差分析
GPS测量误差分析
GPS测量误差是指定位技术（如GPS）在定位运算过程中可能产生的误差。
GPS定位精度通常由两类误差来评估：随机误差和系统误差。
随机误差是GPS定位运算中的一个不可避免的误差，此类误差受很多因素的影响，它包括接收机错误、卫星接收机失准和空间不确定性等。
此外，GPS 测量误差还包括由外部影响因素引起的系统误差，如由于大气折衰和大气延迟等原因，GPS定位测量结果的准确度会受到影响。
测量误差可以通过几何学方法进行分析。
（1）精度分析：定位的精度是衡量GPS定位效果的重要指标，它取决于卫星视锥夹角、接收机失准和其他测量误差。
通常情况下，小的视锥夹角表示较高的定位精度。
此外，GPS定位精度还受到接收机失准以及天线高度等因素的影响。
（2）准确度分析：GPS定位结果准确度受到来自外部环境的影响，如外部电磁存在环境、电磁传播性以及天空中折射等。
定位准确度也受到接收机操作模式的影响，如由接收机模式引起的位置偏移和轨迹偏移等。
（3）稳定性分析：GPS测量稳定性很重要，它必须稳定才能提供准确的定位。
稳定性取决于GPS接收机的启动时间、卫星跟踪数量以及可能的大气折衰等。
GPS定位的误差分析
GPS定位的误差分析4.1误差的分类在GPS测量中，影响观测量精度的主要误差来源分为三类：与GPS卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接收设备有关的误差。
如果根据误差的性质，上述误差尚可分为系统误差与偶然误差。
系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机种差以及大气折射误差等。
为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因采取不同的措施，其中包括：引入相应的未知参数，在数据处理中连同其他未知参数一并解算、建立系统误差模型，对观测量加以修正、将不同的观测站对相同的卫星的同步观测值求差，以减弱或者消除系统误差的影响、简单的忽略某些系统误差的影响。
偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测量等。
4.2 与卫星有关的误差与GPS卫星有关的误差，主要包括卫星轨道误差和卫星钟的误差。
4.2.1卫星钟差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。
而与卫星位置相应的的时间信息是通过卫星信号的编码信息传送给用户的。
在GPS测量中，无论是码相位观测或者载波相位观测，均要求卫星钟与接收机保持严格的同步。
实际上，尽管GPS 卫星均设有高精度的原子钟，但是它们与理想的GPS时之间仍然存在着难以避免的偏差或者漂移。
这些偏差总量均在1ms以内，由此引起的等效距离误差约可达300km。
4.2.2轨道偏差卫星的轨道误差是当前利用GPS定位的重要误差来源之一。
GPS 卫星距离地面观测站的最大距离约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5-2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。
4.3 卫星信号的传播误差与卫星信号传播有关的误差主要包括大气折射误差和多路径效应。
4.3.1 电离层折射的影响GPS卫星信号和其他电磁波信号一样，当通过电离层时将受到这一介质弥散特性的影响，使信号的传播路径产生变化。
GPS测量中坐标纠正与误差分析
GPS测量中坐标纠正与误差分析GPS（Global Positioning System，全球定位系统）已经成为现代测量领域中不可或缺的工具。
通过接收卫星发射的信号，GPS可以准确测量出地球上某一点的经纬度坐标。
然而，在实际应用中，由于多种因素的影响，GPS测量的坐标可能存在一定的误差。
因此，对GPS测量中的坐标进行纠正与误差分析，对于提高测量精度和可靠性至关重要。
首先，我们需要了解GPS测量中可能存在的误差来源。
一般来说，GPS测量误差主要包括：卫星钟差、电离层延迟、大气延迟、多径效应、接收机钟差、观测数据产生与处理中的误差等。
卫星钟差指的是卫星发射信号的时间与卫星自身的时间存在一定的偏差，导致测量结果不准确。
电离层延迟是由于卫星信号在经过大气电离层时受到电离层的影响，造成信号传播速度变化，从而引起测量误差。
大气延迟是由于信号经过大气层时受到大气密度变化的影响，导致测量结果出现偏移。
多径效应指的是卫星信号在传播过程中，除了直接到达接收机外，还存在与地面或建筑物反射后到达接收机的信号，这些多路径信号会导致测量结果产生误差。
接收机钟差是指接收机内部时钟与GPS系统时间存在一定的差异，也会影响到测量结果的精度。
针对以上误差来源，我们可以采取一系列纠正措施来提高GPS测量的准确性。
首先，卫星钟差可以通过测量多颗卫星的信号并进行差分处理来纠正。
差分GPS技术能够消除卫星钟差对测量结果的影响，提高测量的准确性。
其次，电离层延迟和大气延迟可以通过接收机和卫星信号之间的差分处理来消除。
接收机将两颗卫星的信号之间的差异作为电离层和大气延迟的参考，从而进行纠正。
此外，采用多路径抑制技术可以降低多径效应对测量结果的影响。
这种技术包括选择合适的接收机和天线，减少信号的反射和干扰。
最后，接收机钟差可以通过接收机内部的校正机制进行补偿。
除了进行误差纠正，我们还需要进行误差分析，了解测量结果的可信程度和误差范围。
误差分析是通过对测量数据进行统计分析，得出误差的概率分布和置信区间。
GPS测量误差分析
GPS测量误差分析GPS（全球定位系统）是一种利用卫星技术来测量和定位地球上任意点的系统。
然而，由于多种因素的影响，GPS测量结果存在一定的误差。
本文将对GPS测量误差进行分析，包括系统误差、环境误差和接收机误差。
首先，系统误差是由GPS系统的设计和运行过程中的不完善或不准确引起的误差。
其中最主要的系统误差是钟差误差和轨道误差。
GPS卫星的钟差在运行过程中会有微小的漂移，这会引起定位结果的偏差。
轨道误差意味着GPS卫星实际运行轨道与理论轨道之间的偏差，这也会导致定位结果的误差。
为了解决这些问题，GPS系统会通过改正模型对钟差误差和轨道误差进行校正，但这些模型仍然不是完美的，仍然存在一定的误差。
其次，环境误差是由卫星信号在传播过程中遇到的大气和电离层等环境因素引起的误差。
大气和电离层对GPS信号的传播会产生折射、延迟和衰减等影响，这些影响会导致测量结果的不准确。
为了减小环境误差，GPS系统引入了差分定位技术，即通过同步接收到的卫星信号来消除环境误差。
最后，接收机误差是由GPS接收机本身的性能和工作状态引起的误差。
接收机的性能包括接收机的灵敏度、动态范围和抗多径干扰能力。
灵敏度决定接收机是否能接收到较弱的卫星信号；动态范围决定接收机能否同时处理较强和较弱的信号；抗多径干扰能力决定接收机能否在多路径信号情况下准确测量。
此外，接收机的工作状态也会影响测量结果的准确性，如接收机的周围环境、天线安装的位置和姿态等。
为了减小GPS测量误差，一般可以采取以下方法：1.多路径抑制技术：通过优化天线设计和使用接收机的多路径抑制算法，减小多路径干扰对测量结果的影响。
2.差分定位技术：通过同时接收到的参考站信号来校正环境误差，提高定位结果的准确性。
3.接收机选择：选择性能较好的GPS接收机，具备较高的灵敏度、动态范围和抗干扰能力。
4.多星定位：接收来自多颗卫星的信号进行定位，提高测量结果的准确性。
综上所述，GPS测量误差是由系统误差、环境误差和接收机误差共同引起的。
GPS导航定位误差详解
GPS导航定位误差详解GPS卫星导航定位，是基于被动式测距原理，亦即，GPS信号接收机被动的测量来自GPS卫星的定位信号和传播时延，而测得GPS信号接收天线相位中心和GPS卫星发射天线相位中心之间的距离（即站星距离），进而将它和GPS卫星在轨位置联合解算出用户的三维坐标。
由此可见，GPS卫星导航定位的误差主要分成下述的3大类。
（1）GPS信号的自身误差即认为得SA误差，简称卫星误差；（2）GPS信号从卫星传播到用户接收天线的船舶误差；（3）GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差，简称接受误差。
本节从基本概念入手，较详细地论述了GPS卫星导航定位测量的偏差和误差，以及他们的削弱方法，并论述了GPS 现代化对提高GPS卫星导航定位精度的作用和影响。
GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差广义而论，精度（accuracy）表示一个量的观测值与其真值接近或一致的程度，常以其相应值—误差（error）予以表述。
对GPS卫星导航而言，精度，直观地概括为同GPS信号所测定的载体在航点位与载体实际点位之差。
对于GPS卫星测地而言，精度，是用GPS信号所测定的地面点位与其实地点位之差。
现代卫星导航定位中几个常用的技术术语进行较详细地论述。
4.2.1 均方根差（RMS）均方根差，应文名为root mean square error，测绘界的中国学者将其称为“中误差”或曰“标准差”。
它的探测概率，是以置信椭圆（confidence ellipse，用于二维定位）和置信椭球（confidence ellispsoid，用于三维定位）来表述。
置信椭圆的长短半轴，分别表示二维位置坐标分量的标准差（如经度的σλ和纬度的σφ）。
一倍标准差（1σ）的概率值是68.3%，二倍标准差（2σ）的概率值为95.5%；三倍标准差（3σ）的概率值是99.7%。
许多中外文献所述的“精度”多为一倍标准差（1σ），且用“距离均方根差”（DRMS）表示二维定位精度，距离均方根差（DRMS），也称为圆径向误差（circular radial error）或曰均方位置误差，另有一些作者常采用“双倍距离均方根差”（2DRMS）。
GPS测量的误差分析
GPS测量的误差分析
首先，GPS信号在传播过程中受到大气层的影响。
大气层中的水汽和
电离层对GPS信号的传播速度和方向产生影响，导致信号的传播路径发生
偏折，从而引入了测量误差。
特别是在电离层异常活跃的时期，GPS测量
误差会加大。
其次，地球表面的地形和建筑物也会对GPS测量产生影响。
在城市密
集区域，高楼大厦和其他建筑物会阻挡或反射GPS信号，导致接收器接收
到多个反射信号，引入多径效应。
多径效应可以导致接收器在测量位置时
产生距离和方向的误差。
另外，接收器的性能也可能影响GPS测量的准确性。
接收器的灵敏度、多路径抑制能力和时钟精度等因素会影响接收到的GPS信号质量以及位置
测量的精度。
低质量的接收器可能会引入更多的误差。
为了减小GPS测量误差，可以采取一些措施。
其中之一是增加接收器
接收到的卫星数目。
通过接收到多个卫星的信号，可以使用差分GPS技术
来消除卫星钟差、大气延迟以及接收器时钟误差等误差，从而提高测量的
精度。
此外，使用更高精度的接收器和天线，以及选择开阔的地勘环境，
也可以减小误差。
GPS定位误差及修正算法
Iz
是垂直方向延迟
GPS误差 来源
主要内容
卫星误差 相对效应误差 地球自转误差 电离层误差 对流层误差
卫星误差
主要有星历误差和星钟误差； 星历误差是用星历计算出的GPS卫星在轨位置与其真 实位置之差的精度损失；（主要源于GPS卫星轨道摄 动的复杂性和不稳定性） 星钟误差星钟误差是由于星上时钟和GPS标准时之间 的误差形成的，GPS测量以精密测时为依据，星钟误 差时间上可达1ms，造成的距离偏差可达到300Km， 必须加以消除。 一般卫星星历误差通过差分定位的方法来消除.卫星星 钟误差消除由卫星发布的导航电文给出 ；
时 延
4
8
12
16
20
24
电离层改正时延图
该模型基本反应了电离层的变化特性，从 大尺度上保证了电离层时间延迟的周日平 均特性，确定每天电离层影响最大的是当 地时间的14：00，是符合中纬度地区的大 量实验资料的。
我国在北半球中纬度地区，因此运用 Klobuchar模型对我国GPS接收机进行电离 层改正是可靠和可行的。电离层误差修正 如下式所示， 其中，F为倾斜因子
tj是卫星j的信号传播时延。
对流层误差及修正
对流层，是离地面高度50km以下的大气层， 且是一种非电离大气层，它包括对流层和 平流层。对流层传播时延是电磁波信号通 过对流层时，其传播速度不同于光速所引 起的延时，通常可以将其分为两部分，及 干大气成分和湿大气成分。在低仰角是它 可达到200米，其中干大气成分约占8090%，使用一定的模型可以改正这一成分 的95-98%.湿大气成分是对流层延迟改正的 主要误差源。
GPS系统概述
GPS测量的误差分析
信号 P码 C/A码 载波L1 载波L2
波长 29.3m 293m 19.05cm 24.45cm
观测误差 0.3m 2.9m 2.0mm 2.5mm
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（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1s，则引起的等效距离误差为300m。 处理接收机钟差的方法：
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6
卫星轨道偏差对绝对定位的影响可达几十米到一百米。
而在相对定位中，由于相邻测站星历误差具有很强的相关 性，因此对相对定位的影响远远低于对绝对定位的影响， 不过，随着基线距离的增加，卫星轨道偏差引起的基线 误差将不断加大。GPS卫星到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下表所示。从表 中可见，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。
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根据广义相对论，处于不同等位面的震荡器，其频率f0将 由于引力位不同而产生变化，称引力频移。大小按下
式估算：
f2 c W 2 f0
W gm a (1a R m s)
在狭义和广义相对论的综合影响下，卫星频率的变化为：
ff1f2gc2m a(13 2a R m s)f0
因GPS卫星钟的标准频率为10.23MHz，可得 f=0.00455Hz。
基线长度
基线相对误差 容许轨道误差
1.0km
1010-6
250.0m
10.km
110-6
25.0m
100.0km
0.110-6
2.5m
GPS定位误差及其影响
适用情况：几乎适用于任何的情况 限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计
消除或消弱各种误差影响的方法 ④
回避法
原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境； 采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或 减弱误差的影响
适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有 特殊的设备。
F A 2290 A 26560 km
§5.2 与信号传播有关的误差
与信号传播有关的误差:
电离层折射误差 对流层折射误差 多路径效应误差
一 电离层延迟
电离层
TEC
柱 体 底 面 积 为1 m 2
地球
地球大气结构
地球大气层的结构
大气折射效应
大气折射
信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将 发生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常 仅考虑信号传播速度的变化。
总误差 2.1 20.0 4.0 0.7 1.4 0.5 20.6 20.，双频，P/Y-码
误差来源
星历数据 卫星钟 电离层 对流层 多路径
接收机观测 用户等效距离误差(UERE), rms
滤波后的 UERE，rms 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0
df d
2
d
vph
d
2
dv ph d
vph
v ph
dv ph d
c
ngr
c vgr
c
v ph
dv ph d
v ph
1 dvph
vph d
1
n ph
d
c n ph
nph
GPS测量误差精
GPS测量误差精度什么是GPS测量误差GPS全名为全球卫星定位系统 (Global Positioning System)，是一组可将地球表面的任意一点的经纬度、高度计算出来用以定位、导航、和时间标准的卫星导航系统。
GPS可以测出非常精确的位置信息，但是其实际测量结果并非完全精确，存在误差。
GPS测量误差是导致GPS测量结果不精确的原因。
GPS测量系统包含了卫星、控制段、接收机、数据处理等多个部分，每个部分都可能会引起误差。
根据误差来源的不同，GPS测量误差可以分为以下几种：1.卫星误差卫星误差是指GPS卫星发射信号的误差，这些误差主要包括卫星本身的机械误差、气象条件的变化、太阳和星系对卫星的引力等。
卫星误差的大小和具体的测量时间有关。
2.大气层误差大气层误差是指GPS信号在穿过大气层时经历的误差。
由于大气条件的不同，信号穿过大气层需要的时间会发生变化。
例如，当信号穿过大气层时，会因为大气折射、大气层速度分布垂直非一致性、大气层对磁异常的影响而受到干扰。
大气层误差在不同的时间和地点有所不同。
3.接收机误差接收机误差是指GPS接收机本身造成的信号处理误差。
例如，时钟误差、多径效应、接收机硬件误差等都会对GPS信号的处理造成影响。
4.多径误差多径误差是指由于GPS信号被反射或折射后再次到达接收机而造成的误差。
这种误差在城市等反射面多的地区尤为常见。
如何提高GPS测量精度为了提高GPS测量精度，需要对测量误差进行补偿。
下面介绍几种提高GPS测量精度的方法。
1.差分GPS技术差分GPS技术是以测量现场和控制点测量结果之间的差异为出发点的。
测量者通过对测量现场的GPS接收机和控制点GPS接收机进行相互观测，计算出差分信号来抵消大气层和接收机误差。
这种技术能够有效提高GPS测量精度，但需要配备双天线、多台GPS接收机和专业的差分处理软件，成本较高。
2.增加卫星数量提高接收到的卫星数量是提高GPS定位精度的一种有效方法。
GPS误差分析与纠正方法简介
GPS误差分析与纠正方法简介GPS（全球定位系统）是一种广泛应用于导航、定位和测量领域的技术。
它通过接收来自卫星的信号来计算接收器的位置和时间信息。
然而，由于各种原因，GPS测量可能会引入误差，导致定位精度下降。
本文将对GPS误差进行分析，并介绍一些常用的纠正方法。
1. GPS误差分析GPS误差主要分为系统误差和随机误差两种类型。
系统误差是由于各种因素引起的定位偏差。
其中一个主要原因是信号在大气中传播时受到大气折射的影响。
大气折射会导致信号的传播速度和方向发生变化，从而引起定位误差。
此外，也有其他因素如卫星轨道误差、钟差误差等也会对GPS 测量结果产生明显影响。
随机误差是不可预测的，由于各种因素的随机变化引起的。
例如，接收器的多路径效应是指信号在传播途径中受到反射、散射等影响，从而导致信号的多个版本到达接收器，引起接收信号的混叠。
此外，天线相位中心的不确定性、接收器的噪声等也是随机误差的来源。
2. GPS误差纠正方法为了提高GPS定位的精度，我们可以采取多种方法对误差进行纠正。
以下是几种常用的GPS误差纠正方法：2.1. 差分GPS差分GPS是利用两个或多个GPS接收器同时接收卫星信号，并通过比较它们之间的距离差异来纠正误差。
这种方法的原理是假设两个接收器到达卫星的距离误差是相同的。
通过测量两个接收器之间的距离差异，可以获得一个误差修正值，从而提高定位的准确性。
2.2. RTK（Real-Time Kinematic）RTK是一种高精度GPS定位技术，它通过在接收器上加装一个移动信标，实时测量信标到接收器之间的距离，从而实现对误差的纠正。
RTK技术可以达到亚米级甚至厘米级的精度，适用于需要高精度定位的应用领域，如土地测量、地质勘探等。
2.3. PPP（Precise Point Positioning）PPP是一种基于精密计算的GPS定位方法，它使用在接收器上安装的精密钟来测量卫星信号的到达时间，并结合精密的轨道和钟差校正模型对误差进行纠正。
第五章GPS信号的误差
式中： fs ---卫星时钟的频率； f ---同类静止的时钟频率 ；
Vs ---卫星的运行速度； C0---真空光速。
若用GPS卫星的运行速度Vs=3874m/s，而 C0=299792458m/s，则可算得GPS卫星时 钟相对于地面同类时钟的频率之差是
测距码观测值:
d ion
C
40 .28 f2
s Ne ds
载波相位观测值:
dion
C
40 .28 f2
s Ne ds
将二者结合处理可基本消除电离层折射误
差的影响,使单频GPS接收机的测程扩大到
200Km左右。
（5）选择有利观测时段
时 延
0 4 8 12 16 20 24 地方时
对流层折射误差
3.减弱电离层影响的措施
（1）利用双频观测（对于双频接收机） 现令: dion= A / f2 对于双频接收机,可以同时接收两个载波信号。 则有: S = ρ1 + A / f12 ；
S = ρ2 + A / f22 ；
式上中的：PS码为信星号站进的行理测论量距分离别, ρ获1 得和的ρ伪2 为距对观两测个值载。波
GPS信号电离层折射率为： nGPS= 1+40.28Nef -2
GPS信号在电离层中传播速度为： Vg=C0/nGPS=C0(1-40.28Nef-2)
若伪距测量中信号的传播时间为Δt,那么 S=vg Δt= C0(1-40.28Nef-2) Δt = C0 Δt- C0 40.28Nef-2 Δt
但由于其能反映全球的平均状况,与各地的 实际情况必然会有一定的差异,所以其改正 效果仅能改正电离层折射误差的 75﹪左右。
GPS测量中的常见误差分析与控制方法
GPS测量中的常见误差分析与控制方法GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是基于卫星导航的定位技术，广泛应用于航海、地质勘探、测绘等领域。
然而，在实际使用中，GPS测量中常常存在误差，这些误差可能会影响测量结果的准确性与可靠性。
因此，对GPS测量中的常见误差进行分析与控制是非常重要的。
首先，我们来分析GPS测量中的常见误差类型。
主要的误差类型包括：天线相位中心偏移误差、信号传播速度误差、多径效应、大气延迟误差和钟差等。
下面我们一一进行分析：1. 天线相位中心偏移误差：天线作为GPS接收机的输入端，如果天线的相位中心与接收机定位点不重合，就会引入相位中心偏移误差。
这会导致测量结果在高程方向上产生偏差。
为了控制这种误差，可以通过校准天线相位中心来减小误差的影响。
2. 信号传播速度误差：GPS测量是基于接收到卫星发射的信号来计算距离的，而信号传播速度的误差会导致距离测量的偏差。
这主要与大气密度、温度和湿度等因素有关。
为了减小这种误差，常见的方法是采用差分GPS技术，通过同时观测一个已知坐标点上的控制接收机与流动接收机接收到的GPS信号，从而减小误差的影响。
3. 多径效应：多径效应是指GPS信号到达接收机时，除了直射路径外，还经过了其他路径的反射导致信号时间延迟。
这会导致距离测量的误差。
为了控制多径效应，可以选择开阔的测量环境，避免信号反射，或者采用自适应滤波等技术来抑制多径干扰。
4. 大气延迟误差：大气延迟误差主要是指GPS信号在穿过大气层时，由于大气折射效应而导致的误差。
这会引起距离测量的偏差。
为了减小大气延迟误差的影响，通常可以通过接收多个卫星信号来进行差分定位，从而减小误差的影响。
5. 钟差：GPS测量中的时钟误差会导致卫星与接收机之间的时间差量测量的误差。
为了控制钟差误差，可以利用差分技术进行校正，或者采用精密的时钟来减小误差。
综上所述，针对GPS测量中的常见误差，我们可以采取一系列措施来进行误差的分析与控制。
GPS导航定位误差详解
GPS导航定位误差详解GPS卫星导航定位，是基于被动式测距原理，亦即，GPS信号接收机被动的测量来自GPS卫星的定位信号和传播时延，而测得GPS信号接收天线相位中心和GPS卫星发射天线相位中心之间的距离（即站星距离），进而将它和GPS卫星在轨位置联合解算出用户的三维坐标。
由此可见，GPS卫星导航定位的误差主要分成下述的3大类。
（1）GPS信号的自身误差即认为得SA误差，简称卫星误差；（2）GPS信号从卫星传播到用户接收天线的船舶误差；（3）GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差，简称接受误差。
本节从基本概念入手，较详细地论述了GPS卫星导航定位测量的偏差和误差，以及他们的削弱方法，并论述了GPS 现代化对提高GPS卫星导航定位精度的作用和影响。
GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差广义而论，精度（accuracy）表示一个量的观测值与其真值接近或一致的程度，常以其相应值—误差（error）予以表述。
对GPS卫星导航而言，精度，直观地概括为同GPS信号所测定的载体在航点位与载体实际点位之差。
对于GPS卫星测地而言，精度，是用GPS信号所测定的地面点位与其实地点位之差。
现代卫星导航定位中几个常用的技术术语进行较详细地论述。
4.2.1 均方根差（RMS）均方根差，应文名为root mean square error，测绘界的中国学者将其称为“中误差”或曰“标准差”。
它的探测概率，是以置信椭圆（confidence ellipse，用于二维定位）和置信椭球（confidence ellispsoid，用于三维定位）来表述。
置信椭圆的长短半轴，分别表示二维位置坐标分量的标准差（如经度的σλ和纬度的σφ）。
一倍标准差（1σ）的概率值是68.3%，二倍标准差（2σ）的概率值为95.5%；三倍标准差（3σ）的概率值是99.7%。
许多中外文献所述的“精度”多为一倍标准差（1σ），且用“距离均方根差”（DRMS）表示二维定位精度，距离均方根差（DRMS），也称为圆径向误差（circular radial error）或曰均方位置误差，另有一些作者常采用“双倍距离均方根差”（2DRMS）。
第四章-GPS测量误差分析
4.4 与接收机有关的误差
• 观测误差，包括分辨率误差和安置误差；
• 接收机钟差
• 当做未知数参与平差；
• 同步观测量求差；
• 外接频标。
• 天线相位中心位置误差
实际天线的相位中心位置随信号输入强度和方向不同会发生变化，使其偏离几何中心。
同一种接收机，按相同的方向安置可以减弱其影响。
处理：忽略轨道误差、同步观测值求差、采用轨道改进法
• 卫星钟误差
来源：频率误差、频率漂移、随机误差
影响：偏差总量少于1ms，等效距离约为300KM。
处理：钟差改正法、观测量差分法
• 相对论效应
狭义相对论效应使卫星钟变慢，广义相对论效应使卫星钟变快，两者总影响使卫星钟比
地面钟快4.449 × 10−10 ∙ 0
• 载波相位测量中的整周模糊度误差
• 接收机软件、硬件造成的误差
4.5 与动态差分定位有关的误差
• 4.5.1 单基准站GPS-RTK误差
• 与基准站有关的误差
•
•
•
•
基准站已知坐标误差
基准站位置选择的影响
基准站载波修改值误差
基准站载波相位误差
• 与无线数据链有关的误差
• 差分信号调制调解误差
• 外界环境干扰影响
第四章 GPS测量误差分析
本章章节
• 4.1 GPS测量误差的来源及分类
• 4.2 与GPS卫星有关的误差
• 4.3 与卫星信号传播有关的误差
• 4.4 与接收机有关的误差
• 4.5 与动态差分定位有关的误差
4.1 GPS测量误差的来源及分类
• 主要误差来源
• （1）与GPS卫星有关的误差
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法导言全球定位系统（GPS）已成为现代社会中广泛应用于导航、地理测量和定位等领域的重要技术。
然而，在使用GPS时，我们常会遇到定位误差的问题。
本文将分析GPS定位误差产生的原因，并探讨减小定位误差的方法。
一、多普勒效应引起的频率偏移误差GPS定位是通过接收来自卫星的信号并测量其到达时间来确定位置的。
然而，卫星和接收器之间的运动会引起多普勒效应，导致接收器测量的信号频率偏离真实频率。
这会导致接收器估计的距离与实际距离之间存在误差。
为了减小多普勒效应带来的误差，可以采用快速信号处理算法和精确的频率模型来纠正频率偏移。
二、大气延迟引起的距离误差GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响，从而导致接收器估计的距离与实际距离之间存在偏差。
大气延迟主要由电离层延迟和对流层延迟组成。
为了减小大气延迟带来的误差，可以通过使用多频信号进行差分定位、引入大气误差模型进行修正以及使用增强的大气改正模型来提高定位精度。
三、钟差引起的时间误差卫星和接收器的时钟不可能完全同步，这会导致接收器估计的时间与实际时间之间存在差异。
这个差异会引起接收器估计的距离与实际距离之间的误差。
为了减小时钟差带来的误差，可以使用差分定位技术来修正时间误差，并利用接收器内部的时间校准机制来提高时钟的准确性。
四、多径效应引起的信号衰减误差当GPS信号在传播过程中发生反射或折射时，会产生多径效应，导致接收器接收到的信号变弱或出现多个传播路径，从而影响定位精度。
为了减小多径效应带来的误差，可以采用抗多径干扰技术，如采用天线阵列、时延估计和信号处理算法等来抑制多径干扰。
五、精度限制引起的测量误差GPS接收器自身的精度限制也会导致定位误差。
接收器的硬件设计和信号处理算法的精度限制都会影响最终的定位精度。
为了减小精度限制带来的误差，可以采用高精度的接收器硬件设计和先进的信号处理算法，以提高定位的准确性。
六、综合多种减小误差方法为了进一步提高GPS定位的精度，可以综合应用上述减小误差的方法。
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GPS导航定位误差详解GPS导航定位误差详解GPS卫星导航定位，是基于被动式测距原理，亦即，GPS信号接收机被动的测量来自GPS卫星的定位信号和传播时延，而测得GPS信号接收天线相位中心和GPS卫星发射天线相位中心之间的距离（即站星距离），进而将它和GPS卫星在轨位置联合解算出用户的三维坐标。
由此可见，GPS卫星导航定位的误差主要分成下述的3大类。
（1）GPS信号的自身误差即认为得SA误差，简称卫星误差；（2）GPS信号从卫星传播到用户接收天线的船舶误差；（3）GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差，简称接受误差。
本节从基本概念入手，较详细地论述了GPS卫星导航定位测量的偏差和误差，以及他们的削弱方法，并论述了GPS 现代化对提高GPS 卫星导航定位精度的作用和影响。
GPS卫星导航定位的精度、误差与偏差广义而论，精度（accuracy）表示一个量的观测值与其真值接近或一致的程度，常以其相应值—误差（error）予以表述。
对GPS卫星导航而言，精度，直观地概括为同GPS信号所测定的载体在航点位与载体实际点位之差。
对于GPS卫星测地而言，精度，是用GPS信号所测定的地面点位与其实地点位之差。
现代卫星导航定位中几个常用的技术术语进行较详细地论述。
4.2.1 均方根差（RMS）均方根差，应文名为root mean square error，测绘界的中国学者将其称为“中误差”或曰“标准差”。
它的探测概率，是以置信椭圆（confidence ellipse，用于二维定位）和置信椭球（confidence ellispsoid，用于三维定位）来表述。
置信椭圆的长短半轴，分别表示二维位置坐标分量的标准差（如经度的σλ和纬度的σφ）。
一倍标准差（1σ）的概率值是68.3%，二倍标准差（2σ）的概率值为95.5%；三倍标准差（3σ）的概率值是99.7%。
许多中外文献所述的“精度”多为一倍标准差（1σ），且用“距离均方根差”（DRMS）表示二维定位精度，距离均方根差（DRMS），也称为圆径向误差（circular radial error）或曰均方位置误差，另有一些作者常采用“双倍距离均方根差”（2DRMS）。
4.2.2 圆概率误差（CEP）在导航界，圆概率误差（CEP，circular error probable）获得了较广泛的应用，当概率为50%时，圆概率误差被定义为CEP=0.59（σφ + σλ）当概率为95%时，则有CEP95 = CEP × 2.08 = 1.2272（σφ + σλ）（CEP）95也记作“R95”，他表示概率为95%的二维点位精度。
当概率是99%时，则是CEP99 = CEP × 2.58 = 1.5222（σφ + σλ）纵上所言，圆概率误差（CEP）是在以天线阵是位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为50%的二维点位离散分布度量。
9 5%概率的二维点位精度（R95），是在以天线真实位置为圆心的圆内，偏离圆心概率为95%的二维点位精度分布度量。
对于三维位置而言，则以球概率误差（SEP = spherical error probable）示之，且知SEP = 0.51（σφ+ σλ+ σh）球概率误差（SEP）是在以天线真实位置为球心的球内，偏离求新概率为50%的三维点位精度分布度量。
4.2.3 相互关系表4.2.1综述了上列误差的概率及属性。
从该表可见，二维点位精度，可用CEP，RMS，95和2予以表述，他们的相关性如表4.2.2所示。
名称符号概率/% 属性均方根差RMS 68 1维（垂直）圆概率误差CEP 50 2维（水平）均方根差RMS 63~68 2维（水平）圆概率误差R95 95 2维（水平）双倍距离均方根差2DRMS 95~98 2维（水平）均方根差RMS 61~68 3维球概率误差SEP 50 3维（表4.2.1 GPS和GLONASS定位的精度度量）4.2.4 偏差在GPS卫星导航定位测量中，不仅存在测量误差，而且存在偏差（bias）。
例如，GPS卫星时钟导致两个不同而相关的概念：卫星时钟偏差和卫星时钟差。
星钟偏差使每一颗GPS卫星的时钟相对于GPS 时间系统的差值，其值为Δts = a0 + a1（t – toc ）+ a2（t – toc ）?式中：a0 —相对于GPS时系的时间偏差（钟差）；a1 —相对于实际频率的偏差系数（钟速）；a2 —卫星时钟的频率漂移系数（钟速变化率，即钟漂）；toc — GPS卫星导航电文第一数据块的参考时元；t — GPS导航定位的观测时元。
在做GPS数据处理时，依据GPS卫星导航电文第一数据块所提供的时钟多项式的A系数，按上列公式计算出时钟偏差（对于Block II/IIA卫星为1ms左右，其相应距离为300km），以此将每颗卫星的时间（ts）换算成统一的GPS时间。
GPS卫星导航电文提供计算时钟偏差的A系数，不能真实的代表GPS导航定位测量时的时钟系数，而1ns时间误差相应于30cm的距离误差，因此，星钟误差，是A系数代表性误差的综合影响。
此外，电离层/对流层效应对GPS卫星测量的影响，也存在着“偏差”和“误差”两个不同而相关的概念。
“偏差”应为电离层/对流层效应导致的附加延时改正（其值为几米至100余米，视GPS卫星高度角大小而定）。
“误差”是附加时延改正的非真实性和非实径性而引起的。
4.2.5 精度GPS导航定位精度，按照原定设计，用伪噪声码测量时，分为标准定位服务（SPS）精度和精密定位服务（PPS）精度两种类型。
简而言之，分为民用精度和军用精度，其量值如表4.2.2所示。
该表中的民用精度（SPS），是GPS信号十家乐SA技术的测量结果。
当SA技术于2000年5月1日停用后，民用精度与该表中的军用精度（PPS）相近，而军用精度提高到了米级。
此外，随着GPS导航定位测量模式之异，其精度也随之变化。
例如，如用C/A码做单点定位测量，gps定位精度，是±100m左右。
若用GPS载波相位测量，动态用户的导航定位精度，可以达到厘米级。
名称标准定位服务（SPS）精度精密定位服务（PPS）精度二维位置测量精度±100m（95%）不低于±22.0m（95%）高程测量精度±156m（95%）不低于±27.7m（95%）时间测量精度±0.34μs（95%）不低于±0.20μs（95%）注：SPS，standard postioning service; PPS，precise positioning service（表4.4.2 GPS卫星导航定位精度）GPS卫星导航定位的主要误差GPS卫星导航定位，是基于被动式测距原理的，亦即，GPS信号接收机被动的测量来自GPS卫星的导航定位信号的传播延时，而测得GPS信号接收天线相应中心和GPS卫星发射中心之间的距离（即站星距离），进而将它和GPS卫星在轨位置联合而解算出用户的三维坐标。
该三维位置误差为mp = PDOP × mρ式中：PDOP ——三维位置几何精度因子，对于由24颗卫星组成的GPS星座，PDOP的最大值为18，而其最小值为1.8；mρ ——站星距离测量误差。
从上式中可见，GPS卫星导航定位精度的高低，不仅取决于站星距离测量误差，而且取决于该误差放大系数PDOP的大小。
后者通过选择适当的gps定位星座可获得较小的PDOP值。
GPS站星距离测量误差受多种因素影响，其主要构成如下。
（1）GPS信号的自身误差以及人为的SA误差，简称卫星误差；（2）GPS信号从卫星传播到用户接受机天线的传播误差；（3）GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差，简称接收误差。
4.2.6 GPS卫星星历误差在GPS导航定位中，GPS卫星的在轨位置，是作为动态已知点参与导航定位解算的。
通常是从GPS卫星导航电文中解译出卫星星历，进而依据后者计算出所需的动态已知点。
显而易见，这种动态已知点的误差，以注入到用户位置的结算结果中；从而导致GPS导航定位误差。
对于Block II/IIA卫星，星历误差大达米级。
从GPS卫星导航电文中解译出的卫星星历，叫做GPS卫星广播星历。
它是一种依据GPS观测数据“外推”出的卫星轨道参数。
星历误差主要源于GPS卫星轨道摄动的复杂性和不稳定性。
广播星历精度，不仅受到外推计算机时卫星初始位置和速度误差的制约，而且随着外推时间的增长而显著降低。
在DGPS测量模式下，随着DGPS站间距离增长，要求星历误差随之减小。
例如，若要求站间距离测量精度达到±1cm，对于1km的站间距离，要求星历误差可达±250m。
对于1000km的站间距离，则要求星历误差达到±0.25m。
在中国境内的GPS卫星观测数据表明，用GPS卫星广播星历计算出的卫星在轨位置，与用IGS精密星历（其自身精度为±5cm）计算出的卫星在轨位置进行比较。
4.2.7 相对论效应误差依据爱因斯坦（A . Einstein）的狭义相对论，在惯性参考系中，以一定的秒速度（km/s）运行的时钟，相对于同一类型的静止不动的时钟，存在着时钟频率之差，其值为Δ?s = ?s ? = ?/2（Vs / C0）?式中：?s ——卫星时钟的频率——同类而静止的时钟频率；Vs ——卫星的运行速度；C0 ——真空光速。
若用GPS卫星的运行速度 Vs = 3874 m/s，而C0 = 299 792 458 m/s，则可计算出GPS卫星时钟相对于地面同类式中的频率之差。
4.2.8 地球自转效应误差GPS信号从20 200km的高空传播到GPS信号接收机，需要0.067s左右的时间。
由于地球不停的自传（地面观测站相对于地心的运行速度约为0.46km/s），GPS信号到达GPS信号接收机时的GPS 卫星在轨位置，不同于GPS信号从卫星发送使得GPS卫星在轨位置。
4.2.9 内时延误差GPS信号接收机时用于接收、跟踪、变换和测量GPS信号的。
GPS信号在接收机内部从一个电路转移到另一个电路的行进中，必须占用一定的时间。
这种由于电子电路所产生的时间延迟，成为内部延时。
它的大小可以根据电路参数计算求得。
如果内时延是稳定而不变动的话，经过内时延改正后的站星距离，便不存在测量精度的损失。
但是，由于波道时延的不稳定性，中频信号的相位抖动和接收天线的相位中心漂移，不可能实现接收机内时延的精确改正。
例如，对于多波道接收机而言，因各个波道不可能产生相同的波道时延，而存在着波道时延偏差。
制作GPS信号接收机时，虽给予了时延补偿，且设有内时延自动校正程序，在数据文件中还能够读取各个波道的相对时延值。