GPS单点定位误差分析
半参数模型在GPS单点定位中的应用
半参数模型在GPS单点定位中的应用
[摘要]处理测量数据时，如果存在较大的系统偏差时，参数估值就会受到较大的影响，得出的结论甚至会是错误的。
误差对GPS测量的影响可以用等效距离误差来表示。
由此，本文利用半参数模型来精化GPS单点定位函数模型中残余的系统偏差，提高单点定位的精度。
[关键字]半参数GPS单点定位
1前言
GPS单点定位主要误差来源是电离层与对流层误差、多路径效应等。
很多学者采用了不同的方法来减弱或消除系统误差对GPS定位精度的影响。
一种较为理想的方法是用非参数来表示，把这些系统误差看成是随时间变化的某种干扰量，然后建立半参数回归模型对上述误差进行拟合。
2GPS单点定位的主要方法
2.1用测码伪距观测值进行单点定位。
gps定位方法
gps定位方法GPS定位方法。
GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星信号来确定地理位置的技术。
它已经成为现代社会中不可或缺的一部分，被广泛应用于汽车导航、手机定位、航空航海等领域。
本文将介绍GPS定位方法的原理和应用。
首先，GPS定位是通过接收来自卫星的信号来确定接收器的地理位置。
GPS系统由24颗运行在轨道上的卫星组成，它们每天都会绕地球飞行两次。
通过接收至少4颗卫星的信号，GPS接收器可以计算出自己的三维位置（经度、纬度、海拔高度）。
这种定位方法可以在全球范围内实现精准的定位，因此被广泛应用于各种领域。
其次，GPS定位方法的原理是利用卫星信号的传输时间来确定距离。
每颗卫星都会不断发送包含自身位置和时间信息的信号，接收器通过测量信号的传输时间来计算出到每颗卫星的距离。
通过至少3颗卫星的距离信息，接收器就可以确定自己的地理位置。
而通过第四颗卫星的信息，接收器还可以校准自身的时间，从而提高定位的精确度。
在实际应用中，GPS定位方法可以分为单点定位和差分定位两种。
单点定位是指直接使用卫星信号进行定位，适用于一般的导航和定位需求。
而差分定位则是通过同时接收来自基准站和卫星的信号，利用基准站的已知位置来校正卫星信号的误差，从而提高定位的精确度和稳定性。
差分定位在需要更高精度的领域（如航空航海、地质勘探）中得到广泛应用。
除了定位功能，GPS还可以提供速度、航向、时间等信息，因此在车辆导航、航空导航、船舶导航等领域有着重要的应用价值。
同时，随着技术的不断发展，GPS定位方法也在不断改进，如引入了WAAS（Wide Area Augmentation System）等增强系统，提高了定位的精确度和稳定性。
总之，GPS定位方法是一种通过卫星信号来确定地理位置的技术。
它的原理简单清晰，应用广泛灵活，能够满足各种定位需求。
随着技术的不断发展，GPS定位方法将会在更多领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来更大的便利和效益。
卫星导航-定位误差
• 适用于局部区域
全球模型
• 适用于全球区域
大气层结构
对流层延迟
来自卫星的信号在穿过电离层后，即穿过平流层和对流层， 平流层和对流层中的粒子多数是中性离子，对频率低于 30GHz的无线电信号没有散射作用，即非色散性。对流层 的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关， 这也使得对流层折射比电离层折射更复杂。卫星信号在通 过对流层的过程中，不仅速度发生变化，而且传播方向也 发生变化，传播路径呈曲线。对流层折射的影响与信号的 高度角有关，观测卫星的高度角越小，则信号需经由较长 的路线才能穿过对流层，因而对流层对信号传播的影响越 大，在天顶方向(高度角为90°)的影响约2.3m，在地面方 向(高度角为10°)的影响可达20m。所以在应用卫星导航 时，通常避免观测高度角低于15°的卫星，以减弱对流层 的影响
呈现随机性。
测量误差的特性
测量的关键是与误差作斗争， 以求在一定条件下，获得误差影响 最小的、最优的测量结果。
测量误差的特性
粗差
• 特性 a. 异常性 b. 随机性
• 处理 a. 剔除 b. 采用“抗差估计”
测量误差的特性
系统性误差
• 特性 a. 固定性 b. 函数性 c. 累积性
• 处理 a. 模型化修正 b. “模型化参数”求解
电离层改正的经验模型简介
Klobuchar模型 由美国的J.A.Klobuchar提出 描述电离层的时延 广泛地用于GPS导航定位中 GPS卫星的导航电文中播发其模型参 数供用户使用
电离层
天顶方向 Z
中心电离层
约350km
电离层穿刺点 IP
电离层延迟的实测模型改正
基本思想 利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟 利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的 的TEC实测模型
精密单点定位的误差改正模型分析
精密单点定位的误差改正模型分析作者：曹金莲杨燕来源：《数字化用户》2013年第25期【摘要】GPS的发展是从相对定位方式向绝对定位方式，测量精度不断提高。
精度单点定位是一种绝对定位方式，其基本思路是消除各类误差对测量精度的影响。
本文首先分析了精度单点定位的原理，在此基础上，分析了影响精度单点定位的主要误差，论文最后分析了这些误差形成的原因以及改正方法。
【关键词】定位改正模型精密单点定位误差一、引言GPS技术的快速发展，使其在测量领域得到广泛的应用，GPS最初的定位方式主要采用相对定位，从码相对定位到RTK，GPS定位的精度在不断提高。
相对定位是采用多台接收机联测，根据多台接收机测量的双差，来消除接收机公共误差，这些误差包括钟差何卫星钟差等，也包含消除其他方面的误差。
这种方式的解算模型比较简单，并且定位精度也比较高，这主要是由于不需要考虑复杂的误差模型。
但相对定位的方式中，至少有一台接收机置于已知站上连续观测，使其作业效率降低，另外，在一些测量地区由于条件限制，同步测量条件很难满足，当基准站与用户站的距离增加时，由于流层延迟、电离层延迟的影响，要达到预期的测量精度，就必须延长观测时间。
绝对定位也称单点定位，单点定位方式早期也称为传统的单点定位方式，这种单点定位方式与精密定位不同，传统单点定位是利用码伪距观测值和卫星轨道参数误差以及卫星钟改正数误差，数据采集比较简单，用户只需在任意时刻用一台GPS接收机获得WGS284 坐标系中的三维坐标。
精密单点定位（ Precise Point Positioning，PPP）技术是由美国喷气推进实验室的Zumberge 等人在1997年首先提出的。
其基本思路是通过消除电离层延时的影响和观测方程中的地球自转参数，再根据给定卫星的轨道和精密钟差（可以由International GNSS Service，IGS组织提供），采用采用精密的观测模型，解算出精确坐标。
二、精密单点定位的主要误差影响精密单点定位的精确度的提高主要由于其有效地消除或者减弱了误差，它消除误差的方法不同于传统的方式，由于精密单点定位是采用非差观测值，因此不能通过组成分观测值的方式消弱或者消除。
手持GPS定位精度与误差的研究
手持GPS定位精度与误差的研究王克晓;李凤友;刘焕玲;邢卫军;任洪文【摘要】分别探讨在绝对定位和相对定位两种模式下手持式GPS定位的稳定性,得出合理的观测时间长。
通过不同时长的观测数据的对比分析给出：实时定位与长时间定位观测值之差在1m之内。
手持GPS绝对定位的准确度即测量的结果与其真实位置符合程度非常高,能够控制在亚米级的范围之内。
在卫星个数较多的情况下,实时定位的精度也能控制在亚米级的范围之内。
利用单点定位系统误差改正模型,消除或减弱某些误差后能得到更高的精度,使得单点定位精度达到半米之内甚至更高。
%The stability of handheld GPS positioning is discussed in two models：absolute and relative positioning.A reasonable observation time is long is drew.Throwgh different time comparative analysis of observational data can be obtained,real time positiony and long term observation of the difference between the values of 1 meter.Handleld GPS absolute positioning accuracy of the measurement results to its actual location can be controlled with the range of submeter level.While in multisatellite environment realtime positioning accuracy can be controlled within the range of submeter level,and accuracy of PPP system error correction model to eliminate or reduce some of the errors can reach half a meter or more.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2011(036)006【总页数】5页(P83-86,91)【关键词】定位精度;内符合精度;实时定位;误差改正【作者】王克晓;李凤友;刘焕玲;邢卫军;任洪文【作者单位】天津铁道职业技术学院,天津300240;天津铁道职业技术学院,天津300240;中国测绘科学研究院,北京100830;天津铁道职业技术学院,天津300240;山东黄金焦家金矿,山东莱州261441【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言手持式GPS是一种利用新一代卫星导航与定位系统，体积小巧、携带方便的定位导航设备，具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力［1－2]。
第6章GPS测量的误差来源及减弱措施
误差影响定位精度10-30 m接收机天线相位中心的偏移和变化消除或消弱各种误差影响的方法①•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•相对论效应•电离层延迟•对流层延迟•卫星钟差–限制：有些误差难以模型化改正后的观测值=原始观测值+模型改正•求差法–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•电离层延迟•对流层延迟•卫星轨道误差•…–限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱消除或消弱各种误差影响的方法②消除或消弱各种误差影响的方法③•参数法–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。
–所针对的误差源•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6.1 GPS测量误差分类及对距离测量的影响与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差•对流层折射•电离层折射•多路径效应•星历误差•卫星钟差•相对论效应•接收机钟差•位置误差•天线相位中心的偏差及变化•各通道间的信号延迟误差•地球潮汐1.5-15m1.5-15m1.5-5m1. m6.2 与信号传播有关的误差电离层折射对流层折射多路径误差电离层中的气体分子由于大气折射效应）利用电离层改正)(2cos P T t P-π∑3ϕαDC =5ns T P =14hαn 和βn ：由导航tropion N δρδρλ++- 6.2.2对流层折射▪离地面高度40km 以下的大气层，是一种非电离大气层。
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单点定位误差分析
GPS单点定位误差分析GPS（全球定位系统）是一种基于卫星技术的定位系统，被广泛应用于各种领域，如导航、地理调研、气象预测等。
然而，由于多种原因，GPS定位结果常常存在一定的误差。
本篇文章旨在分析GPS单点定位误差，并提出几种主要的误差来源。
GPS单点定位是通过接收卫星发射的信号并计算信号传播时间来确定接收器在空间中的位置。
然而，由于外界环境的影响，接收机本身的制造和使用等各种因素，GPS定位的准确性受到了一定的限制。
首先，与接收机相关的误差是GPS单点定位中最重要的因素之一。
接收机的制造质量、使用状态和校准程度会对定位结果产生直接的影响。
例如，接收机的内部信号处理能力不足，会导致数据质量下降；接收机的时钟漂移和频率稳定性问题，会使定位结果出现偏差。
其次，与信号传播相关的误差也是GPS定位中的主要问题之一。
由于地球大气层会对无线电波信号进行衰减、散射等影响，导致信号传播速度和路径出现变化，从而影响定位的精度。
其中，大气层延迟是GPS定位误差的重要来源之一，它与空气密度、湿度、温度等因素有关。
此外，卫星几何相关的误差也会对GPS定位结果造成一定的影响。
卫星的空间分布、发射时钟误差、轨道偏差等因素都会对信号传播时间计算产生影响，从而引入定位误差。
特别是当卫星轨道分布不均匀时，接收机可能无法接收到足够多的有效信号，从而导致定位的失败或者误差增加。
此外，在GPS单点定位过程中，往往还会遇到多路径效应、动态干扰、多径反射等现象。
多路径效应是指信号在传播过程中遇到了反射物体，导致接收机接收到多个路径上的信号，从而使得定位结果产生误差。
动态干扰是指外界的无线电频率干扰，如电源设备、通讯设备等，会对GPS信号的接收和处理产生干扰。
而多径反射则是指信号由于地物或建筑物的反射，会产生额外的传播路径，从而导致定位结果的不准确。
为了降低GPS单点定位误差，可以采用以下几种方法：1. 精确校准接收机：定期对接收机进行校准，修正其内部时钟的漂移，提高接收机的稳定性和精度。
天线相位中心改正对GPS精密单点定位的影响
天线相位中心改正对GPS精密单点定位的影响张磊;兰孝奇;房成贺;张崇军【摘要】GPS卫星与接收机由于自身特性以及机械加工等原因,导致其质量中心与相位中心不重合而产生相位中心误差,进而对GPS精密单点定位产生一定影响.介绍GPS天线相位中心偏移(PCO)、变化(PCV)的原理,并分析PCO、PCV,以及不同模型改正对GPS精密单点定位的影响.结果表明,在GPS精密单点定位中,天线相位中心改正不容忽略:在平面方向上,天线相位中心改正对定位影响较小,仅为毫米级;在高程方向上,天线相位中心改正对定位影响较大,可达厘米级;与相对中心改正模型相比,绝对相位中心改正模型精度更高.%Due to the characteristics and mechanical processing,the GPS satellites and receiver' centers of mass cannot coincide with their phase centers,w hich produces a bad influence on GPS precise point positioning.This paper introduces the principle of GPS antenna phase center offset(PCO)and variation (PCV)and analyzes the influence of PCO and PCV and different correction models on GPS precise point positioning.Result shows that the antenna phase center correction cannot be ignored in precise point positioning:in horizontal,it brings little errors,only several mm;in elevation,it brings some errors;in somecm;compared with the relative center correction model,the absolute phase center correction can improve the precise of positioning.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2018(027)003【总页数】5页(P35-38,45)【关键词】相位中心;PCO;PCV;相对模型;绝对模型【作者】张磊;兰孝奇;房成贺;张崇军【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】P228IGS提供基于卫星的质量中心的高精度的卫星轨道和卫星钟差，而观测值是基于卫星的相位中心，因此只有知道卫星和接收机的精确相位中心位置，才能提高定位的精度[1]。
(精密单点定位)
简介精密单点定位--precise point positioning（PPP）所谓的精密单点定位指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。
利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据; 同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数; 用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。
编辑本段精密单点定位基本原理GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。
所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。
编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型在精密单点定位中, 影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差(卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应);与接收机和测站有关的误差(接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等);与信号传播有关的误差(对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应)。
由于精密单点定位没有使用双差分观测值, 所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。
有两种方法来解决:a.对于可以精确模型化的误差,采用模型改正。
b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。
如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。
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单点定位精度分析
GPS单点定位精度分析摘要：GPS单点定位因其体积小灵敏度高等优势在旅游、测绘等众多领域得到了广泛的应用，但测量精度低是其进一步推广的瓶颈。
本文对GPS单点定位时，误差经过多长时间才会稳定在一个较小的范围内进行了研究。
关键词：GPS单点定位；手持GPS接收机；等精度观测值的最或然值人们在GPS应用过程中，一般都会采用相对定位的作业方式，以便于通过组差消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差以及削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性比较强的误差影响，以达到提高精度的目的。
这种作业方式不需要考虑复杂的误差模型，具有定位精度高、解算模型简单等优势，但也有不足之处，比如作业时必须有两台以上的接收机，其中至少需要一台放在已知站点上观测，这样就影响了作业效率，增加了作业的成本。
除此之外，随着距离的增加，电离层延迟、对流层延迟等误差相关性减弱，这样只有延长观测的时间，才能达到预期的效果和精度。
因此，许多研究人员已经开始对单点定位进行研究。
1数据采集本次实验所采用的工具为GARMINlegend传奇手持GPS接收机。
选择四周空旷，易于接收GPS的信号的实验场地，可以减少多路径误差的影响。
本次实验的时间选在5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日这5天下午15：00-16：00，实验日期的天气都是晴天少云，有助于提高GPS定位的精度。
特征点选取后，在五天内利用手持GPS接收机，每天下午15：00-16：00对特征点进行1小时的连续观测。
2数据处理由于条件的限制，没能得到特征点的真实坐标，由此只能用数学方法以求出特征点的平均坐标，这里使用最或然值法求特征点的坐标，即把手持GPS 接收机测得的特征点的坐标依次记录，并算出特征点的这些测量结果的经度最或然值、纬度最或然值和海拔高度最或然值。
为更好的提高GPS单点定位的精度，可以采取外部数据的处理方法即定位数据后处理的方法来提高手持GPS的定位精度。
手持GPS接收机定位时，每输出一次定位数据仅需一秒钟，因此在持续的连续测量时，就可以测得大量的GPS 定位数据，定位数据后处理正是依据大量的测量数据，利用数学方法对这些测量数据进行处理，用以提高GPS 的定位精度。
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
精密单点定位原理
精密单点定位原理精密单点定位（PSP）是一种利用全球导航卫星系统（GNSS）数据进行高精度定位的技术。
本文将详细介绍精密单点定位的观测值模型、坐标转换、大气延迟、卫星轨道误差、接收机噪声、数据处理方法及精度评估等方面。
1.观测值模型精密单点定位主要依赖于伪距观测值和载波相位观测值。
伪距观测值是指卫星与接收机之间的几何距离，而载波相位观测值是指卫星信号的相位差。
为了建立观测值模型，我们需要考虑卫星信号传播时间、接收机时钟误差、大气延迟等因素。
2.坐标转换精密单点定位通常采用WGS-84坐标系进行定位。
然而，不同的坐标系之间需要进行转换以获得准确的定位结果。
坐标转换需要考虑地球的形状和旋转，常用的方法包括七参数法、ECEF转换等。
此外，坐标转换误差也是影响定位精度的因素之一。
3.大气延迟大气延迟是指卫星信号在传播过程中受到大气层中的电离层、对流层等因素的影响而产生的时间延迟。
这种延迟会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小大气延迟的影响，可以采用双频观测、电离层网格模型等算法进行修正。
4.卫星轨道误差卫星轨道误差是指卫星的实际位置与轨道预测位置之间的偏差。
这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小卫星轨道误差的影响，可以采用广播星历、差分技术等算法进行修正。
同时，也可以利用多颗卫星的数据进行相互校正，以减小误差。
5.接收机噪声接收机噪声是指接收机在接收卫星信号时产生的随机误差。
这种误差会影响到伪距观测值和载波相位观测值的精度，进而影响定位结果。
为了减小接收机噪声的影响，可以采用滤波算法、最小二乘法等数据处理方法进行修正。
同时，也可以通过选择高质量的接收机和优化接收机参数来降低噪声影响。
6.数据处理方法数据处理是精密单点定位的关键环节。
数据处理流程包括数据采集、预处理和数据分析三个阶段。
数据采集阶段主要任务是获取高精度的伪距观测值和载波相位观测值。
gps定位方法
gps定位方法GPS定位方法。
GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星信号来确定地面接收器位置的技术。
它已经成为现代社会中不可或缺的一部分，被广泛应用于导航、地图绘制、航空航海、军事等各个领域。
在本文中，我们将介绍几种常见的GPS定位方法，以及它们的原理和应用。
第一种GPS定位方法是单点定位。
这是最简单的一种方法，它通过接收来自至少四颗卫星的信号，计算出接收器的位置。
在这种方法中，接收器只需要接收卫星的信号，不需要与其他接收器进行通信。
单点定位的精度受到多种因素的影响，包括大气层延迟、钟差、多径效应等。
因此，在实际应用中，单点定位通常用于需要较低精度的场景，比如普通的导航系统。
第二种GPS定位方法是差分定位。
差分定位通过比较一个已知位置的接收器和一个未知位置的接收器接收到的信号，来消除信号传播过程中的误差。
这种方法通常需要一个基准站和一个移动站，基准站的位置是已知的，它会将接收到的信号进行处理，然后发送给移动站。
移动站通过接收基准站发送的校正信息来提高定位的精度。
差分定位的精度可以达到亚米级甚至厘米级，因此在需要高精度定位的场景中得到广泛应用，比如农业、测绘、地质勘探等领域。
第三种GPS定位方法是RTK（Real Time Kinematic）定位。
RTK定位是差分定位的一种改进方法，它通过实时处理卫星信号和基准站的校正信息，来实现毫米级甚至亚米级的高精度定位。
RTK定位通常需要两个接收器，一个作为移动站，另一个作为基准站。
移动站通过无线电或者移动通信网络与基准站进行实时通信，获取校正信息。
RTK定位在需要高精度定位且对实时性要求较高的场景中得到广泛应用，比如精准农业、地形测绘、机器人导航等领域。
除了上述几种常见的GPS定位方法外，还有一些其他的定位方法，比如惯性导航、地面增强系统等。
这些方法通常是与GPS结合使用，以提高定位的精度和可靠性。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和场景，选择合适的定位方法来进行定位。
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。
卫星导航GPS差分技术(RTK、PPP、GBAS等)
• GBAS的国际标准正在逐渐成熟，地面站的发展也接近完善， 目前已可实现精密二类进场着陆的能力。GBAS的典型应用为 美国的LAAS系统。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
4.星基增强系统——SBAS
• 在SBAS中，用户接收的增强信息 来 自 星 基 发 射 机 。 SBAS 由 地 面 监 测站、主控站、地面地球站（GES） 及同步轨道通讯卫星组成。系统 以辅助的同步轨道通信卫星，向 GNSS 用 户 广 播 导 航 卫 星 的 完 好 性 和差分修正信息。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
4.星基增强系统——SBAS
• 监测站测量所有可见卫星的伪距值，并完成部分完好性监测； 测量数据经由数据网络传送到主控站。主控站对观测数据进 行处理，产生三种对伪距的校正数据：快速校正、慢校正 （卫星钟差和轨道误差）、电离层延迟校正；同时主控站也 要进行完好性监测。包括校正和完好性信息的数据通过地空 数据链发到同步卫星，再由该卫星转发到用户接收机，这时 采用的信号频段和数据格式与导航卫星一致，这样可保证用 户接收机的最大兼容和最小改动。
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差分GPS技术(RTK/PPP/GBAS等）
6.陆基区域增强系统——GRAS
• 根据这些需求，澳大利亚进行了投 资效益分析。分析结果表明，最好 的方案是用地基增强系统(GBAS)作 I类精密进近，同时用SBAS作航路 导航与非精密进近。因此，提出了 建设GRAS来提高GPS/GNSS性能。
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的系统误差影响，包括：卫星钟差、接收机钟差，卫星轨道误差、以
及电离层和对流层的延迟误差等的影响。
• 当流动站与参考站间距离较近时，如以参考站为中心15km范围内，上
第四章 GPS定位的误差来源
（3）减弱改正残差影响的主要措施
1）采用上述对流层模型加以改正。 2）引入描述对流层影响的附加待估参数，在数据 处理中一并求得。 3）利用同步观测量求差。
3 多路径误差
在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射得卫 星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来 自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏 离真值产生所谓的“多路径效应”。 （1）反射波 （2）载波相位测量中的多路径误差
1）利用双频观测。 2）利用电离层改正模型加以改正。 3）利用同步观测值求差。
2 对流层折射
（1）对流层及其影响 对流层与地面接触并从地面得到辐射热能，其温度 随高度的上升而降低，GPS信号通过对流层时，也使传 播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差，这种 现象叫做对流层折射。 （2）对流层折射的改正模型 1）霍普菲尔德（Hopfield）公式 2）萨斯塔莫宁（Saastamoinen）公式 3）勃兰克（Black）公式
2载波相位测量中的多路径误差多路径误差示意图消弱多路径误差的方法1选择合适的站址a测站应远离大面积平静地水面b测站不宜选择在山坡山谷和盆地中c测站应离开高层建筑物b接收机天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用
第四章 GPS定位的误差及消除
1 GPS测量误差的来源及分类 GPS测量是通过地面接收机设备接收卫星传送的信息 来确定地面点的三维坐标。测量结果的误差主要来源 于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。在 高精度的GPS测量中（如地球动力学研究），还应注意 到与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论 效应等地影响。
第二节 与卫星有关的误差
1 卫星星历误差 由星历所给出的卫星的空间位置与实际位置之差称为 卫星星历误差，即为星历精度。 （1）星历精度 1）广播星历（预报星历） 精度为20-30m。 2）精密星历（后处理星历） 1d解的精度为15-30cm，7d解的精度为5-15cm， 13d解的精度为3-5cm。