第五章GPS测量误差来源
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第五章 GPS测量的误差来源
利用同步观测量求差： 两测站距离较短 气象条件一致 相对定位
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第五章 GPS测量的误差来源
结论：
卫星信号通过对流层时传播速度要发生 变化，从而使测量结果产生系统误差。对流 层折射的大小取决于外界条件（气温、气压、 湿度等）。对流层折射对伪距测量和载波相 位测量的影响相同。
第五章 GPS测量的误差来源
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第五章 GPS测量的误差来源
1. 为什么讲误差？ 2. GPS定位中有哪些误差？
3. GPS测量误差的影响和消除或减 弱的方法？
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第五章 GPS测量的误差来源
为什么讲误差？
卫星定位基础
卫星信号提供的定位信息： 卫星位置 卫地距离
星历误差 卫星钟差 接收机钟差 大气折射
n 偶然误差：
多路径效应
n 粗差：
位置误差
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第五章 GPS测量的误差来源
5.1.3 消除减弱上述系统误差的方法
● 参数法 ● 建立误差改正模型 ● 求差法 ● 回避法
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第五章 GPS测量的误差来源
5.2 与信号传播有关的误差
对流层的性质：属非弥散性 介质。即电磁波在对流层中 的传播与频率无关。
对流层对信号传播的影响与信号的高度角有关，天 顶方向可达2～3m，高度角为10度时,其影响可达20m。
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第五章 GPS测量的误差来源
第五章 GPS测量的误差来源
2.对流层折射改正模型 通常，将对流层折射分为：
干分量：由大气中干燥气体引起的大气折射，主要 与大气温度和压力有关，占总延迟的 80%～90%，比较有规律，在天顶方向可以 1%的精度估计；
湿分量：由水汽引起的大气折射，主要与信号传 播路径上的大气湿度和高度有关。
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第五章 GPS测量的误差来源
主要对流层模型： （1）霍普菲尔德（Hopfield）模型 （2）萨斯塔莫宁（Saastamoinen）模型 （3）勃兰克（Black）公式
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
第五章 GPS测量的误差来源
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第五章 GPS测量的误差来源
3. 减弱对流层折射改正影响的主要措施 （1）采用上述对流层模型加以改正，其气象参数 在测站直接测定； （2）引入描述对流层折射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； （4）利用水汽辐射计直接测定信号传播的影响。 此法求得的对流层折射湿分量的精度可优于lcm 。
主要内容
5.1 GPS测量主要误差分类
5.2 与信号传播有关的误差 5.3 与卫星有关的误差 5.4 与接收机有关的误差 5.5 其他误差
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第五章 GPS测量的误差来源
5.1 GPS测量主要误差分类
5.1.1 根据误差来源分类
GPS定位中，影响观测量精度的主要误差
可以分为四大类：
测量距离
Stvgd t tC140 .2f28Ned t C•t4f0 .2 2 8SNeds
4f0 .2 2 8SNedsdion
电子总量
载波
Stvpd tc•tc4f.0 2 2 8SNeds
第五章 GPS测量的误差来源
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第五章 GPS测量的误差来源
4.减弱电离层折射影响的措施
n 与接收机有关的误差
对距离测量的影响为1.5～5米
观测误差，接收机钟误差，接收机的位置 误差 ，天线相位中心位置的偏差
n 其他误差
对距离测量的影响为1.0米
地球自转，地球固体潮汐、负荷潮， 卫星几何结构，解算软件
第五章 GPS测量的误差来源
5.1.2 根据误差性质分类
两者的 区别及 其影响
程度
n 系统误差：
n 与信号传播有关的误差
n 与卫星有关的误差
n 与接收机有关的误差
n 其他误差
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第五章 GPS测量的误差来源
n 与信号传播有关的误差
对距离测量的影响为1.5～15米
电离层折射，对流层折射，多路径误差
n 与卫星有关的误差
对距离测量的影响为1.5～15米
卫星星历误差，卫星钟误差，相对论效应
密度。从天顶到地平，电离层引起的测距误池差州可学从院
50m到150m。
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2.电离层的影响 电离层的折射率与大气的电子密度成正比，
而与通过的电磁波频率的平方成反比。 电离层折射
载波
伪距Biblioteka Baidu
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3.电离层折射对测距观测值的影响
伪距
传播距离
n 电离层折射误差 n 对流层折射误差 n 多路径效应误差
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大气折射？
根据对电磁波传播的不同影响，一般将大气层
分为对流层和电离层。
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5.2.1 对流层折射改正 1.对流层及其影响 对流层:是指从地面向上高 度为40km以下的大气底层。
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采用对流层模型加以改正时，对流层折射常
用天顶方向的干、湿分量及相应的映射函数来表
示：
与高度角有关的 映射函数
d tr o d p z ,dm r d y ( r E ) y d z ,w m e w ( tE e )t
天定方向 干分量
天定方向 湿分量
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5.2.1 对流层折射改正 1.电离层 电离层：是指地球上空距 地面高度50～1000km之间 的大气层。
电离层属于弥散性介质， 即电磁波在这种介质内传 播时，其传播速度与频率 有关。
电离层是一种微弱的电离气体，它能以多种方式影
响电磁波传播。影响电磁波传播的主要因素是电子
接收机接收信号，获得观 测值进行定位
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第五章 GPS测量的误差来源
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第五章 GPS测量的误差来源
研究误差的目的 u 提高定位精度 u 消除误差才能确定整周模糊度 u 为使GPS提供一些注意事项 u 提出精密定位的方法
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第五章 GPS测量的误差来源
利用同步观测量求差： 两测站距离较短 气象条件一致 相对定位
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结论：
卫星信号通过对流层时传播速度要发生 变化，从而使测量结果产生系统误差。对流 层折射的大小取决于外界条件（气温、气压、 湿度等）。对流层折射对伪距测量和载波相 位测量的影响相同。
第五章 GPS测量的误差来源
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1. 为什么讲误差？ 2. GPS定位中有哪些误差？
3. GPS测量误差的影响和消除或减 弱的方法？
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为什么讲误差？
卫星定位基础
卫星信号提供的定位信息： 卫星位置 卫地距离
星历误差 卫星钟差 接收机钟差 大气折射
n 偶然误差：
多路径效应
n 粗差：
位置误差
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5.1.3 消除减弱上述系统误差的方法
● 参数法 ● 建立误差改正模型 ● 求差法 ● 回避法
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5.2 与信号传播有关的误差
对流层的性质：属非弥散性 介质。即电磁波在对流层中 的传播与频率无关。
对流层对信号传播的影响与信号的高度角有关，天 顶方向可达2～3m，高度角为10度时,其影响可达20m。
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第五章 GPS测量的误差来源
2.对流层折射改正模型 通常，将对流层折射分为：
干分量：由大气中干燥气体引起的大气折射，主要 与大气温度和压力有关，占总延迟的 80%～90%，比较有规律，在天顶方向可以 1%的精度估计；
湿分量：由水汽引起的大气折射，主要与信号传 播路径上的大气湿度和高度有关。
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主要对流层模型： （1）霍普菲尔德（Hopfield）模型 （2）萨斯塔莫宁（Saastamoinen）模型 （3）勃兰克（Black）公式
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
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3. 减弱对流层折射改正影响的主要措施 （1）采用上述对流层模型加以改正，其气象参数 在测站直接测定； （2）引入描述对流层折射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； （4）利用水汽辐射计直接测定信号传播的影响。 此法求得的对流层折射湿分量的精度可优于lcm 。
主要内容
5.1 GPS测量主要误差分类
5.2 与信号传播有关的误差 5.3 与卫星有关的误差 5.4 与接收机有关的误差 5.5 其他误差
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5.1 GPS测量主要误差分类
5.1.1 根据误差来源分类
GPS定位中，影响观测量精度的主要误差
可以分为四大类：
测量距离
Stvgd t tC140 .2f28Ned t C•t4f0 .2 2 8SNeds
4f0 .2 2 8SNedsdion
电子总量
载波
Stvpd tc•tc4f.0 2 2 8SNeds
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4.减弱电离层折射影响的措施
n 与接收机有关的误差
对距离测量的影响为1.5～5米
观测误差，接收机钟误差，接收机的位置 误差 ，天线相位中心位置的偏差
n 其他误差
对距离测量的影响为1.0米
地球自转，地球固体潮汐、负荷潮， 卫星几何结构，解算软件
第五章 GPS测量的误差来源
5.1.2 根据误差性质分类
两者的 区别及 其影响
程度
n 系统误差：
n 与信号传播有关的误差
n 与卫星有关的误差
n 与接收机有关的误差
n 其他误差
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n 与信号传播有关的误差
对距离测量的影响为1.5～15米
电离层折射，对流层折射，多路径误差
n 与卫星有关的误差
对距离测量的影响为1.5～15米
卫星星历误差，卫星钟误差，相对论效应
密度。从天顶到地平，电离层引起的测距误池差州可学从院
50m到150m。
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2.电离层的影响 电离层的折射率与大气的电子密度成正比，
而与通过的电磁波频率的平方成反比。 电离层折射
载波
伪距Biblioteka Baidu
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3.电离层折射对测距观测值的影响
伪距
传播距离
n 电离层折射误差 n 对流层折射误差 n 多路径效应误差
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大气折射？
根据对电磁波传播的不同影响，一般将大气层
分为对流层和电离层。
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5.2.1 对流层折射改正 1.对流层及其影响 对流层:是指从地面向上高 度为40km以下的大气底层。
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采用对流层模型加以改正时，对流层折射常
用天顶方向的干、湿分量及相应的映射函数来表
示：
与高度角有关的 映射函数
d tr o d p z ,dm r d y ( r E ) y d z ,w m e w ( tE e )t
天定方向 干分量
天定方向 湿分量
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5.2.1 对流层折射改正 1.电离层 电离层：是指地球上空距 地面高度50～1000km之间 的大气层。
电离层属于弥散性介质， 即电磁波在这种介质内传 播时，其传播速度与频率 有关。
电离层是一种微弱的电离气体，它能以多种方式影
响电磁波传播。影响电磁波传播的主要因素是电子
接收机接收信号，获得观 测值进行定位
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研究误差的目的 u 提高定位精度 u 消除误差才能确定整周模糊度 u 为使GPS提供一些注意事项 u 提出精密定位的方法
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