GPS测量误差分析解析
GPS测量误差分析
三差法就是于不同历元(tk和tk+1)同步观测同一组卫 星所得观测量的双差之差,即在接收机,卫星和历元 间求三次差. 三差法的主要优点在于解决前两种方法中存在的整 周未知数N0和整周跳变待定的问题. 三差模型中未知参数的数目较少,独立的观测量方 程的数目也明显减少,这对未知数的解算将产生不良 影响,使其精度降低. 因此，三差法结果仅用作前两种方法的初次解,实 际工作中采用双差法结果更为适宜。
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏 差求定出来 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
减弱和修正系统误差的措施
模型改正法
原理：利用模型计算出误差影响的大小，直
接对观测值进行修正 适用情况：对误差的特性、机制及产生原因 有较深刻了解，能建立理论或经验公式 所针对的误差源
对流层延迟
卫星导航定位中的对流层延迟通常是泛指电磁波信号在通过 高度在50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号 延迟. 由于对流层折射的影响,在天顶方向(高度角为90 °)可使电 磁波的传播路径差达2.3m;当高度角为10°时高达20m. 通常将对流层折射对观测值的影响分为干分量和湿分量.其 中干分量主要与大气的温度与压力有关,它对距离观测值的 影响约占对流层影响的90%,且这种影响可以应用地面的大 气资料计算;而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和 高度有关.湿分量的影响数值虽不大,但无法准确测定.因此当 要求定位精度较高或基线较长时,它将成为误差的主要来源.
电离层延迟改正方法
利用双频观测
利用双频修正,其消除电离层影响的有效性将不低于95%,
因此具有双频的GPS接收机,在精密定位工作中得到了广 泛的应用.
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测量误差分析分析
GPS测量误差的性质
❖ 减弱和修正系统误差的措施:
引入相应的未知参数,在数据处理上连同其他未 知数一并解算;
建立系统误差模型,对观测量加以修正; 将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差,以
减弱或削弱系统误差的影响; 简单地忽略某些系统误差的影响;
减弱和修正系统误差的措施
❖ 参数法
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏 差求定出来
测定卫星到接收机
天线的距离，并根据 ❖ 已知的GPS卫星瞬时
S
坐标，进行空间后方
距离交会，便获得接
收机的位置。
SR )
R
GPS定位的误差分类
❖ 根据误差的来源分：
与GPS卫星有关的误差； 与卫星信号传播有关的误差； 与用户（GPS接收机）有关的误差；
❖ 根据误差的性质分：
系统误差； 偶然误差；
限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而 减弱
差分法形式
❖ 单差法； ❖ 双差法； ❖ 三差法；
单差
双差
三差
单差法
❖ 单差法,即在不同观测站(测站i和j)同步观测相同卫 星P所得到的观测量之差,也就是在两台接收机之间 求一次差.
❖ 由于基线长度与卫星高度相比，是一个微小的量， 因此两测站的大气折光影响和卫星星历误差的影响 具有良好的相关性，求单差时，削弱了这些误差的 影响，同时消除了卫星钟的误差；
❖ 因此，三差法结果仅用作前两种方法的初次解,实 际工作中采用双差法结果更为适宜。
求差法的缺陷
❖ 数据利用率低
只有同步数据才能进行差分
❖ 引入基线矢量替代了位置矢量 ❖ 差分观测值间具有了相关性，使处理问题复
杂化
参数估计时，观测值的权阵
❖ 某些参数无法求出
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。
全球定位系统测量的误差分析与校正方法
全球定位系统测量的误差分析与校正方法全球定位系统（Global Positioning System, GPS）是一项广泛应用于航海、航空、交通、军事等领域的全球导航卫星系统。
然而，由于各种因素的影响，GPS测量的定位结果可能存在一定的误差。
因此，进行误差分析与校正是提高GPS定位精度的关键。
本文将从GPS接收机误差、大气延迟误差和卫星系统误差三个方面探讨全球定位系统测量的误差分析与校正方法。
GPS接收机误差是GPS定位误差中的一个重要组成部分。
接收机的硬件和软件设计不尽相同，从而导致接收机的性能差异。
常见的误差包括钟差误差、多路径效应误差和接收机噪声误差。
钟差误差是由于接收机内部的时间标准与卫星时间标准之间存在微小差异而产生的。
解决方法可以通过接收机校准或使用精密钟件进行补偿。
多路径效应误差是由于信号在传播过程中发生反射或折射而导致的，造成接收机接收到多个信号，产生干扰和延迟。
采用天线切换、消除阴影区域或利用接收机软件滤波等方法可以减小多路径效应误差。
接收机噪声误差是由于接收机自身电路和放大器的噪声引起的，可以通过接收机硬件的升级或降低接收机工作温度来减小。
大气延迟是导致GPS定位误差的另一个主要因素。
GPS信号传播过程中，会受到大气层的影响，引起信号的传播速度变化，从而导致定位误差。
大气延迟误差主要包括对流层延迟和电离层延迟。
对流层延迟是由于大气中不同折射率导致信号传播速度的变化，可以通过接收机观测多颗卫星来消除对流层延迟误差。
电离层延迟是因为电离层中自由电子的存在导致信号的相位发生变化，采用双频接收机的技术可以减小电离层延迟误差。
卫星系统误差是GPS定位误差的另一个重要组成部分。
卫星时钟误差、星历误差和卫星几何分布误差都会对GPS定位结果产生影响。
卫星时钟误差是由于卫星时钟的不精确造成的，可以通过接收机观测多颗卫星进行校准。
星历误差是由于卫星轨道参数估计不准确而导致的，可以使用差分定位或采用改进的星历算法来消除。
GPS测绘技术中常见误差的分析与解决方法
GPS测绘技术中常见误差的分析与解决方法GPS测绘技术在现代测绘领域中起着至关重要的作用。
然而，由于各种因素的干扰，GPS测绘结果常常存在一定的误差。
本文将对GPS测绘中常见的误差进行分析，并提出相应的解决方法。
首先，我们来分析GPS测绘中的观测误差。
在实际测量中，由于大气条件、卫星位置等因素的变化，GPS接收器接收到的信号会发生多次反射，导致信号延时，从而引起测量结果的偏差。
此外，卫星轨道的误差和接收机钟差也会对测量结果产生影响。
为了减小这些误差，可以采用差分GPS测量技术，通过与一个已知位置的基准站的接收器接收到的信号进行比较，可以减小信号传播时延引起的误差。
接下来，我们来探讨GPS测绘中的几何误差。
几何误差是由于卫星几何位置与待测点位置之间的差异造成的。
例如，当卫星位于待测点上方的时候，测量结果会产生正向的偏差；而当卫星位于待测点下方的时候，测量结果会产生负向的偏差。
为了解决几何误差，可以采用多基线技术，通过同时观测多个基准站得到的测量结果进行平均，可以减小几何误差的影响。
除了观测误差和几何误差外，GPS测绘中还存在信号多径效应。
信号多径效应是由于信号在传播过程中遇到建筑物、树木等障碍物反射产生干扰，从而导致测量结果产生误差。
为了减小信号多径效应，可以采用天线改正技术和信号过滤技术。
天线改正技术通过改变接收天线的高度和姿态，从而减小信号的反射；而信号过滤技术通过滤波器将多余的信号滤除，从而减小干扰。
此外，GPS测绘中常见的误差还包括系统误差和人为误差。
系统误差是由于GPS系统的不完善造成的，在实际测量过程中难以避免。
为了解决系统误差，可以采用精密测量仪器和定期校正的方法。
人为误差则是由于操作人员的技术水平和操作规范不符合要求所引起的。
为了减小人为误差，可以采用培训操作人员和严格执行操作规范的方式。
总结来说，GPS测绘技术中常见的误差包括观测误差、几何误差、信号多径效应、系统误差和人为误差。
GPSRTK测量的误差分析
GPSRTK测量的误差分析
GPS RTK（Real-Time Kinematic）是一种基于全球定位系统（GPS）
的高精度测量技术，在测量工程、地理信息、地质勘察等领域广泛应用。
然而，由于各种因素的干扰，GPS RTK测量仍然存在一定的误差。
本文将
从信号传播、仪器误差和环境因素三个方面分析GPS RTK测量的误差。
最后，环境因素也会对GPSRTK测量结果产生影响。
例如，建筑物、
树木、地形等遮挡物会影响信号的接收和传播，从而引起测量误差。
此外，地磁场、地电场等地球物理因素也会对GPS信号产生干扰，进一步增加测
量误差。
为了降低GPSRTK测量的误差，可以采取以下措施：
1.选择适当的观测时段：在观测时选择天气晴朗、大气稳定的时段进
行测量，减少大气因素对信号传播的影响。
2.选择合适的测量站点：避开高建筑物、树木等遮挡物，选择开阔的
地段进行测量，以减少遮挡因素对信号传播的影响。
3.定期校准仪器：定期对接收机、天线进行校准，修正仪器误差。
4.使用多站观测：通过同时观测多个站点，通过数据处理等方法抵消
环境因素和测量误差。
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。
GPS在测绘监测中的误差分析与矫正
GPS在测绘监测中的误差分析与矫正GPS（全球定位系统）是一项广泛应用于测绘监测领域的技术，它通过利用卫星发射的信号来确定地球上某一特定位置的方法。
然而，尽管GPS在测绘监测中被广泛使用，但它并不完全准确。
本文将讨论GPS在测绘监测中的误差分析及其矫正方法。
首先，我们来分析GPS在测绘监测中可能存在的误差源。
GPS信号传输存在天体误差、大气延迟、多径效应、接收机钟差等因素。
其中，天体误差是指由于卫星的轨道偏差、钟差和钟漂等因素引起的误差。
而大气延迟则是由于信号穿过大气层时受到折射、散射等影响造成的误差。
此外，由于信号在反射物体上发生反射形成多径效应，进一步影响了GPS的准确性。
最后，接收机的钟差也会导致GPS定位的误差。
为了矫正GPS在测绘监测中的误差，有许多方法可供选择。
一种常用的方法是增加接收站数量，利用多个接收站同时进行观测，以减小误差。
对于在空间范围较广的大型工程测绘中，采用分区域、多基准站联测等方法，可以提高测量的精度和可靠性。
此外，采用差分GPS技术也是一种有效矫正误差的方法。
差分GPS技术是通过同时观测一个已知坐标的基准站与待测站的GPS信号，通过计算两者之间的差异来矫正误差。
除了以上方法外，还可以利用精密测量设备来校正GPS的误差。
例如，采用地面控制点辅助校正GPS测量结果，通过与实测的地面控制点进行比对，对GPS 测量数据进行修正。
此外，利用罗盘、加速度计等传感器的数据，可以对GPS测量数据进行滤波处理，降低误差。
另外，由于大气延迟是GPS误差的重要来源之一，准确地估计和矫正大气延迟对于提高GPS的精度至关重要。
目前，常用的方法包括无电离层组合、双差改正模型和基于天然气象模型的组合等。
其中，无电离层组合通过组合GPS的L1和L2频率的载波相位观测值，可以消除掉电离层延迟的影响。
而双差改正模型则是通过对两个接收机之间的差分观测值进行改正，消除大气延迟的影响。
此外，为了提高GPS的测量精度，还可以使用RTK（实时动态测绘）技术。
GPS测量的误差分析(共21张PPT)
m
•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，s通过同步求差，残差不超过
10-6。
数字分析表明，上述残差对GPS的影响最大可达70ns，对卫星钟速的影响可达，显然此影响对精密定位不能忽略。
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
GPS测量的误差来源
§观测量的误差来源及其影响
1.误差的分类 GPS定位中，影响观测量精度的主要误差来源分为三类：
•与卫星有关的误差。
•与信号传播有关的误差。
•与接收设备有关的误差。
为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距 离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离误差。
测码伪距的等效距离误差/m
•引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。
卫星的轨道误差是当前GPS定位的重要误差来源之一。
W a （2）卫星轨道偏差（星历误差）：
（3）载波相位观测的整周未知数
m
f c f W ga (1R) 在狭义和广义相对论的综合影响下，卫星频率的变化为： 目前，通过导航电文所得的卫星轨道信息，相2应的位置误2差约200-40路设计。
•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
不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在 内，引起 1 ms 10-6。
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
5.0-10.0 2.0 1.2 0.5 5.5-10.3
7.5 0.5 7.5
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测量的误差分析
GPS测量的误差分析横店集团山东农业工程公司测绘部白彦锟全球定位系统（Global Positioning System------GPS）是美国从二十世纪七十年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航和定位能力的新一代卫星导航和定位系统。
GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得了广大测绘者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。
1 GPS的测量原理及误差分类GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息来确定地面点的三维坐标。
GPS 通过计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，来确定地面点的坐标。
因此，对于GPS卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS测量产生误差。
GPS测量误差按其性质可分为系统误差和偶然误差两类。
系统误差主要包括卫星星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等；偶然误差主要包括信号的多路径效应、接收机的位置误差、天线相位中心位置误差等等。
其中系统误差无论从误差的大小还是对定位误差的危害性来讲都比偶然误差要大的多，它是GPS测量的主要误差来源。
同时系统误差也是有规律可循，可采取一定的措施加以消除，偶然误差则可以通过改善测量环境来降低误差。
2 系统误差及减弱误差的措施2.1 与大气折射有关的误差卫星发出信号与地面接收机收到信号要经过大气层，信号在大气层的传输过程中受到大气层的减弱和延迟。
2.1.1电离层的折射误差及减弱措施所谓电离层，指地球上空距地面高度在50～1000km之间的大气层。
电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离形成大量的自由电子和正离子。
当GPS 信号通过电离层时，如同其它电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化。
所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就不会等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。
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的误差分析
轨道误差 卫星钟的误差 地球自转的影响 相对论效应的影响
一、卫星钟差
► 定义
钟差、频偏、频漂 ► 应对方法
模型改正 钟差改正多项式
∆τ t s = a0 + a1 (t s − toc ) + a2 (t s − toc )
2
其中a 其中a0为ts时刻的时钟偏差，a1为钟速，a2为钟速 时刻的时钟偏差，a 为钟速，a 变化率。
应等的影响也是导致误差的重要原因。
GPS测量误差的性质① GPS测量误差的性质①
► 偶然误差
内容
►卫星信号发生部分的随机噪声 ►接收机信号接收处理部分的随机噪声 ►其它外部某些具有随机特征的影响
特点
►随机 ►量级小
– 毫米级
GPS测量误差的性质② GPS测量误差的性质②
► 系统误差（偏差
- Bias） Bias）
内容
►轨道误差 ►卫星钟差 ►接收机钟差 ►大气折射 ►And
so on
特点
►具有某种系统性特征 ►量级大
– 最大可达数百米
系统误差消除措施
► 引入相应的未知参数 ► 建立系统误差模型 ► 将不同的观测站对相同卫星的同步观测值求
差 ► 简单忽略
GPS测量误差的来源 GPS测量误差的来源
► 与卫星有关的误差
作为未知数处理 相对定位差分定位 ►认为各时刻接收机钟差是相关的 将其表示为时间多项式 ►通过在卫星间求一次差消除
三、整周模糊度的影响
► 整周变跳（周跳）
信号失锁并被重新锁定后，被测载波相位的 小数部分，仍和未发生中断的情形一样，是 连续的，但其整周部分却不是连续的
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。
GPS测量误差分析.
GPS测量误差技术分类：测试与测量 | 2008-11-193. 多路径效应影响多路径效应亦称多路径误差，是指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，信号叠加将会引起测量参考点（相位中心点）位置的变化，从而便观测量产生误差，而且这种误差随天线周围反射面的性质而异，难以控制。
根据实验资料表明，在一般反射环境下，多路径效应对测码伪距的影响可达到米级，对测相伪距的影响可达到厘米级。
而在高反射环境下，不仅其影响将显著增大，而且常常导致接收的卫星信号失锁和使载波相位观测量产生周跳。
因此，在精密GPS导航和测量中，多路径效应的影响是不可忽视的。
目前减弱多路径效应影响的措施有：（1）安置接收机天线的环境，应避开较强的反射面，如水面=平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等。
（2）选择造型适宜且屏蔽良好的天线等。
（3）适当延长观测时间，削弱多路径效应的周期性影响。
（4）改善GPS接收机的电路设计，了减弱多路径效应的影响。
三、接收设备有关的误差与GPS接收机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定性影响。
1. 观测误差观测误差包括观测的分辨误差及接收机天线相对于测站点的安置误差等。
根据经验，一般认为观测的分辨误差约为信号波长的1％。
故知道载波相位的分辨误差比码相位不小，由于此项误差属于偶然误差，可适当地增加观测量，将会明显地减弱其影响。
接收机天线相对于观测站中心的安置误差，主要是天线的置不与对中误差以及量取天线高的误差，在精密定位工作中，必须认真，仔细操作，以尽量减小这种误差的影响。
2. 接收机的钟差尽管GPS接收机高有高精度的石英钟，其日频率稳定度可以达到10的-11方，但对载波相位观测的影响仍是不可忽视的。
处理接收机钟差较为有效的方法是将各观测时刻的接收机钟差间看成是相关的，由此建立一个钟差模型，并表示为一个时间多项式的形式，然后在观测量的平差计算中统一求解，得到多项式的系数，因而也得到接收机的钟差改正。
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求差法的缺陷
数据利用率低
只有同步数据才能进行差分
引入基线矢量替代了位置矢量 差分观测值间具有了相关性，使处理问题复 杂化
参数估计时，观测值的权阵
某些参数无法求出
某些信息在差分观测值中被消除
减弱和修正系统误差的措施
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。 所针对的误差源
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏 差求定出来 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
减弱和修正系统误差的措施
模型改正法
原理：利用模型计算出误差影响的大小，直
接对观测值进行修正 适用情况：对误差的特性、机制及产生原因 有较深刻了解，能建立理论或经验公式 所针对的误差源
GPS定位的误差分析
GPS定位的基本观测量：
码相位伪距测量：C/A码伪距、P码伪距； 载波相位测量：L1载波相位及多普勒频移、L2
载波相位及多普勒频移；
在GPS测量中，为了便于理解，通常把各种 误差的影响投影到至卫星的距离上，用相应 的距离误差表示，并称为等效距离偏差。
GPS定位的基本原理
GPS测量误差的性质
系统误差：
主要包括卫星的轨道误差,卫星钟差,接收机钟差
以及大气折射的误差； 其它具有某种系统性特征的误差；
偶然误差：
主要包括信号多路径效应引起的误差和观测误 差等； 卫星信号发生部分的随机噪声； 接收机信号接收处理部分的随机噪声； 其它外部某些具有随机特征的影响；
相对论效应 电离层延迟 对流层延迟 卫星钟差
改正后的观测值=原始观测值+模型改正
限制：有些误差难以模型化
减弱和修正系统误差的措施
差分法
原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消 去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误 差影响 适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它 类型的相关性。 所针对的误差源
双差法
双差是在不同测站上同步观测一组卫星所得到的单 差之差,即在接收机和卫星间求二次差. 双差模型的主要优点是进行连续的相关观测求二次 差后,便可有效地消除两测站接收机的相对钟差改正 数,同时也大大减小了其他误差的影响.因此在GPS 相对定位中,广泛采用双差法进行平差计算和数据处 理.
三差法
电磁波干扰 多路径效应
限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的
盲目性
GPS测量误差的大小
SPS（无SA）
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 1-sigma 误差，单位 m 偏差 2 .1 2.0 4.0 0.5 1.0 0.5 5.1 5.1 随机误差 0.0 0.7 0.5 0.5 1.0 0.2 1.4 0.4 12.8 10.2 总误差 2.1 2.1 4.0 0.7 1.4 0.5 5.3 5.1
测定卫星到接收机
天线的距离，并根据 已知的GPS卫星瞬时 坐标，进行空间后方 距离交会，便获得接 收机的位置。
S
S R )
R
GPS定位的误差分类
根据误差的来源分：
与GPS卫星有关的误差；
与卫星信号传播有关的误差；
与用户（GPS接收机）有关的误差；
根据误差的性质分：
三差法就是于不同历元(tk和tk+1)同步观测同一组卫 星所得观测量的双差之差,即在接收机,卫星和历元 间求三次差. 三差法的主要优点在于解决前两种方法中存在的整 周未知数N0和整周跳变待定的问题. 三差模型中未知参数的数目较少,独立的观测量方 程的数目也明显减少,这对未知数的解算将产生不良 影响,使其精度降低. 因此，三差法结果仅用作前两种方法的初次解,实 际工作中采用双差法结果更为适宜。
大气折射误差 卫星轨道误差 卫星钟差 …
限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而 减弱
差分法形式
单差法； 双差法； 三差法；
单差
双差
三差
单差法
单差法,即在不同观测站(测站i和j)同步观测相同卫 星P所得到的观测量之差,也就是在两台接收机之间 求一次差. 由于基线长度与卫星高度相比，是一个微小的量， 因此两测站的大气折光影响和卫星星历误差的影响 具有良好的相关性，求单差时，削弱了这些误差的 影响，同时消除了卫星钟的误差； 单差法并不能提高GPS绝对定位的精度，只能有效 地提高相对定位的精度, 单差模型中仍包含有接收 机时钟误差,其钟差改正数仍是一个未知量.
GPS测量误差的大小
SPS（有SA）
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 1-sigma 误差，单位 m 偏差 2 .1 20.0 4.0 0.5 1.0 0.5 20.5 20.5 随机误差 0.0 0.7 0.5 0.5 1.0 0.2 1.4 0.4 51.4 41.1 总误差 2.1 20.0 4.0 0.7 1.4 0.5 20.6 20.5
系统误差； 偶然误差；
与GPS卫星有关的误差
卫星钟差； 卫星轨道误差；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
与卫星信号传播有关的误差
大气折射误差：
电离层延迟；
对流层延迟；
多路径效应；
与用户有关的误差；
观测误差； 接收机钟差； 相位中心误差； 载波相位观测的整周不定性误差；
其他误差
引力延迟（相对论效应）； 地球自转改正； 地球潮汐改正； 卫星钟和接收钟振荡器的随机误差； 大气折射模型和卫星轨道摄动模型的误 差；
GPS测量误差的性质
减弱和修正系统误差的措施:
引入相应的未知参数,在数据处理上连同其他未
知数一并解算; 建立系统误差模型,对观测量加以修正; 将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差,以 减弱或削弱系统误差的影响; 简单地忽略某些系统误差的影响;
减弱和修正系统误差的措施
参数法