GPS卫星定位误差习题

GPS卫星定位误差习题

〈习题1〉

试述GPS测量定位中误差的种类，并说明产生的原因。

〈习题2〉

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对策。

〈习题3〉

什么是星历误差?它是怎样产生的?如何削弱或消除其对GPS定位所带来影

响?

〈习题4〉

电离层误差、对流层误差是怎样产生的?你认为采用何种方法对削弱GPS测量定位所带来的影响最为有效。为什么?

〈习题5〉

在GPS测量定位中，多路径效应是怎样产生的?如何削弱多路径效应对GPS测量定位所带来的影响?

〈习题6〉

与接收机有关的误差包括哪几种?怎样削弱其影响?

第五章GPS卫星定位误差答案

习题一参考答案:

GPS定位误差分类

1.按误差来源分类

(1)与卫星有关误差

星历误差

卫星钟差

相对论效应影响

(2)与卫星信号有关误差

电离层延迟影响

对流层延迟影响

多路径效应影响

（3）与接收机有关误差

接收机钟差

天线相位中心变化影响

位置误差

2.按误差性质分类

系统误差：钟差、星历误差、电离层延迟影响、对流层延迟影响

偶然误差：多路径效应影响、位置误差、天线相位中心变化影响

习题二参考答案:

GPS定位误差来源有三个构成量:

（1）卫星误差：GPS信号的自身误差及人为的ＳＡ误差；

（2）GPS信号从卫星传播到用户接收天线的传播误差；

（3）接收误差：GPS信号接收机所产生的GPS信号测量误差。

按误差产生内容分：

A 卫星误差：（1）星历误差：用星历误差计算出的GPS卫星在轨位置与其真实位置之差的精度损失；（2）星钟误差：星钟Ａ系数代表性误差的精度损失。

B 传播误差：电离层时延改正误差；对流层时延改正误差；多路径误差；相对论效应误差，即频率常数补偿导致的补偿残差。

C 接收误差：接收机钟误差；接收机位置误差；天线相位中心误差。

各种误差与对策:

〈1〉星历误差：由星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置之差星历误差分预报星历误差和实测星历误差①预报星历误差的来源：依据GPS观测数据"外推"出来的卫星轨道参数和ＳＡ技术预报行李误差的特征：24h变化异彩的系统误差影响：5--10m;100-300m②实测星历误差的来源：跟踪监测网的数量，跟踪监测网的分布，跟踪观测量及精度和处理软件性能实测星历误差的特征：偶然误差实测星历误差的影响：10-7---10-9解决决星历误差的对策：建立完善的GPS卫星跟踪监测网精度定轨相对定位

〈2〉星钟误差：与GPS对间基准偏差星钟误差来源：△t=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2△t 为钟差改正数；a0为钟偏即钟差；a1为钟速即频偏；a2为钟速变频即频漂特征：系统误差影响：△t<1ms解决星钟误差的对策：钟差改正

〈3〉电离层时延改正误差（电离层折射误差）来源：天体强辐射，气体分子电离产生大量自由电子和正电荷（离子），导致介质弥散效应。特征：传播路径弯曲；传播速度变化影响：避免中午作业；11月份误差最小；与地理位置相关解决对策：①单频接收机:1)相对定位（在30km之内）2)电离层延迟改正导航电文提供模型Ｔg=DC+Ａ.cos[2TV/P](t-Tp)DC 为晚间电离层迟延改正；Ａ为余弦振幅；Ｐ为余弦波周期；Ｔp为14h

3)同步观测求差

②双频接收机:色散效应：公式

〈4〉对流层时延改正误差（对流层折射误差）来源：大气密度高于电离层，温度随高度变化特征：传播路径弯曲；传播速度变化

影响：大顶方向→2.3cm；高度角10。→20m；干分量∝温度，气压；湿分量∝温度Ｈ对策：①对流层模型改正；（水汽辐射计测定参数）,②引入描述附加参数，在数据处理中估算,③同步观测值随求差解算（〈20m〉.

〈5〉多路径误差:来源：信号多路反射,特征：在GPS测量中反射信号和自卫星信号产生干涉，从而引起观测值偏离真随产生多路经误差参考零点变化。对策：①站址选择避免邻近大面积平静液面；避免邻近大面积光滑地面，建筑物表面测站不宜在斜坡上

②增加观测时间取平均值③GPS接收机选择

抗多路经效应接收机信号处理；

天线选择：类型选择，配置抑径板设截止高度角Ｚ限，配置抑径板→r=h/sinＺ限

<6> 相对论效应影响

来源；卫星钟于接收机钟状态速度，引力差异引起相对误差,特征：①系统误差②速度等于卫星钟速度增加4.449*10-10f,

影响：△t＜70ns→h-20m

对策：制造卫星钟降低频率4.449*10-10f

<7> 地球自转效应误差

来源：地球吧停地自转，GPS信号到达GPS信号接收机时的GPS卫星在轨位置，不同于GPS信号从卫星发送时GPS卫星在轨位置，两者之差,特征：系统误差,对策：误差改正

<8> 来源：钟差于GPS施加基准偏差频偏、频漂,特征：系统误差,影响：∑＝1us→300m

对策：①作为未知参数求解②卫星间误差

<9> 天线相位中心误差：天线相位中心与机座几何位置偏差.来源：相位中心随信号强弱和方向变化而变化,特征：偶然误差,影响：毫米级或厘米级的,对策：同类同向观测，卫星间求差

<10>接收机位置误差:来源：①相位中心与测站标志中心偏差；②天线置平偏差；③天线高度量测误差；

特征：偶然误差影响：天线高度为1.6m,天线整平偏差为0.10,接收机位置误差为3mm.

习题三参考答案:

星历误差定义：由星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置之差。

A.预报星历误差产生：1.星历参数外推(模型误差+数据误差)

2.SA技术

特征：系统误差(24h变化一次)

2.100～300m

B.实测星历误差产生：

1.跟踪监测网数量

2.跟踪监测网空间分布

3.跟踪观测量及精度(模型误差+数据误差)

4.处理软件性能

特征：偶然误差

削弱对策：

1.建立完善GPS卫星跟踪监测网精密定轨；

2.相对定位：差分修正、差值解算。