GPS定位里的誤差源及消弱方式測量技術(shù)

頻繁使用接收器測量，總是會聽到過偏差、差分信號、糾正這類的字眼，那你們有沒有細(xì)心掌握過呢？現(xiàn)在也為就整理了有關(guān)GPS定位里的誤差源及消弱方式的一些信息，純干貨，學(xué)習(xí)培訓(xùn)一些知識總是沒錯(cuò)的，細(xì)心收看。

GPS定位發(fā)生的各種各樣偏差從誤差源而言大致可分為三類，與通訊衛(wèi)星相關(guān)的偏差、與數(shù)據(jù)信號散播相關(guān)的偏差與和接收器相關(guān)的偏差。廣西gps經(jīng)銷商表示，而這三類偏差還能夠向下細(xì)分化，我一一給大家來講解。

RTK測量時(shí)發(fā)生的各種各樣偏差，按特性可以分為系統(tǒng)偏差（誤差）和隨機(jī)偏差兩類。在其中，系統(tǒng)偏差無論是從偏差尺寸，或是準(zhǔn)確定位結(jié)論的危害性而言，要比隨機(jī)偏差大很多，并且他們又也是有規(guī)律可循的，可以采用一定的方式和對策進(jìn)行清除。

與通訊衛(wèi)星相關(guān)的偏差

與通訊衛(wèi)星相關(guān)的偏差包含星歷表偏差、通訊衛(wèi)星鐘偏差、相對論效應(yīng)、數(shù)據(jù)信號在通訊衛(wèi)星里的延遲和衛(wèi)星天線相位中點(diǎn)誤差。

衛(wèi)星星歷偏差

偏差表述：因?yàn)樾l(wèi)星星歷所給的通訊衛(wèi)星位置和方向速度通訊衛(wèi)星的實(shí)際位置和速率差值變成衛(wèi)星星歷偏差。

星歷表偏差大小完全取決于通訊衛(wèi)星定軌多面的品質(zhì)，如定軌站的總數(shù)以及地域分布、觀查非常值得數(shù)量和準(zhǔn)確度、定軌是所使用的課堂教學(xué)力學(xué)模型和定軌app的健全水平等。廣西gps經(jīng)銷商表示，除此之外，與星歷表的外推間隔時(shí)間（評測星歷表的外推間隔時(shí)間顆視作零）也有很大關(guān)系。

通訊衛(wèi)星鐘的鐘偏差

偏差表述：通訊衛(wèi)星鐘差就是指GPS通訊衛(wèi)星上原子鐘的鐘表時(shí)和GPS國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的差異。廣西gps經(jīng)銷商表示，為了確保數(shù)字時(shí)鐘的準(zhǔn)確度，GPS通訊衛(wèi)星全部采用高準(zhǔn)確的原子鐘，但是它們與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的誤差和飄移和漂移總產(chǎn)量依然在1ms～0.1ms之內(nèi)，從而所引起的等效電路的定位誤差約為300km～30km。

因而即便在準(zhǔn)確度相對較低的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，也無法直接用由通訊衛(wèi)星鐘所給的時(shí)長。

通訊衛(wèi)星鐘的鐘差包含由鐘差、頻偏、頻漂等所產(chǎn)生的偏差，還包含鐘的隨機(jī)偏差。這種偏差總產(chǎn)量皆在1ms之內(nèi),從而所引起的等效電路間距偏差約可達(dá)300km。

相對論效應(yīng)

偏差表述：因?yàn)橥ㄓ嵭l(wèi)星鐘和接收器鐘所處情況（運(yùn)動(dòng)速度和作用力位）不一樣而造成兩部鐘之間發(fā)生相對性鐘偏差的情況。

相對論效應(yīng)偏差對測碼偽距觀測值和載波相位觀測值產(chǎn)生的影響是一樣的

數(shù)據(jù)信號在通訊衛(wèi)星里的延遲

偏差表述：我們一般把在通訊衛(wèi)星鐘推動(dòng)下逐漸形成激光測距數(shù)據(jù)信號至信號形成并離去發(fā)送天線相位中點(diǎn)間的時(shí)間也稱之為數(shù)據(jù)信號在通訊衛(wèi)星里的延遲。

衛(wèi)星天線相位中點(diǎn)誤差

偏差表述：衛(wèi)星天線相位中點(diǎn)與通訊衛(wèi)星形心之間的差別

SA偏差

偏差表述：SA（SelectiveAvailability）現(xiàn)行政策即易用性挑選現(xiàn)行政策，是美國軍隊(duì)為了能限定非許可客戶運(yùn)用GPS開展高準(zhǔn)確點(diǎn)準(zhǔn)確定位而使用的減少系統(tǒng)軟件測量精度現(xiàn)行政策。主要包括減少廣播節(jié)目星歷表測量精度ε技術(shù)性與在通訊衛(wèi)星基本上工作頻率上額外一任意顫動(dòng)的δ技術(shù)性。執(zhí)行SA技術(shù)性后，SA偏差成為了危害GPS定位偏差的較重要要素。廣西gps經(jīng)銷商表示，盡管美國在2000年5月1日取消SA，可是臨戰(zhàn)或如果需要，美國仍很有可能修復(fù)也可采用相似的影響技術(shù)性。

與數(shù)據(jù)信號散播相關(guān)的偏差

對流層延遲時(shí)間

基本原理：映射

偏差表述：60km-1000km大土層在紫外光、X因涉嫌、γ放射線和高能粒子影響下，該區(qū)域范圍汽體分子和原子造成水解，產(chǎn)生自由電荷和共價(jià)鍵，危害無線電信號傳播的，使快速傳播產(chǎn)生變化，傳播路徑造成彎折，使數(shù)據(jù)信號傳播時(shí)間與真空中光的速度的相乘并不等于通訊衛(wèi)星至接收器之間幾何圖形間距。造成所謂對流層延遲時(shí)間。

電離層延遲時(shí)間

基本原理：映射

偏差表述：電離層是在50km以內(nèi)的地球大氣層，50km以內(nèi)的地球大氣層，空氣折光率在于溫度、標(biāo)準(zhǔn)氣壓和空氣濕度等因素，信號的功率傳播路徑也會帶來彎折。因?yàn)橐陨弦蛩厥咕嚯x測量值所產(chǎn)生的系統(tǒng)化誤差變成電離層延遲時(shí)間。電離層延遲時(shí)間對測碼偽距和載波相位觀察非常值得危害是一樣的。

多路徑效用

偏差表述：經(jīng)一些材料表面反射面后抵達(dá)接收器信號與立即來源于通訊衛(wèi)星信號累加影響進(jìn)入后接收器，將導(dǎo)致測量結(jié)果造成系統(tǒng)偏差，這就叫做多路徑偏差多路徑誤差對測碼偽距觀測值產(chǎn)生的影響核對載波相位觀測值產(chǎn)生的影響大很多。

多路徑偏差在于觀測站周圍環(huán)境、接收器性能及其觀察時(shí)間的變化，所以一定要清除多路徑偏差，那就需要買一個(gè)性價(jià)比高的RTK，在周邊環(huán)境寬闊、無河面的區(qū)域準(zhǔn)確測量。

與接收器相關(guān)的偏差

接收器的鐘偏差

偏差表述：與通訊衛(wèi)星鐘一樣，接收器鐘也是有偏差。并且由于接收器中主要采用石英鐘，因此其鐘偏差較通訊衛(wèi)星鐘更加明顯。

該偏差完全取決于鐘的品質(zhì)，與使用中的生活環(huán)境也有一定關(guān)系。對測碼偽距和載波相位觀察非常值得危害是一樣的。

接收器的位置誤差

偏差表述：在開展校時(shí)和定軌時(shí)，接收器位置一般被稱之為已知，其偏差將導(dǎo)致校時(shí)和定軌得到的結(jié)果造成偏差，即接收器的位置誤差。

接收器的位置誤差對測碼偽距和載波相位觀察非常值得危害是一樣的。

接收器的測量噪聲

偏差表述：接收器開展GPS測量時(shí)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)儀器及外部環(huán)境危害所引起的任意數(shù)據(jù)誤差。

誤差在于儀器設(shè)備特性及施工環(huán)境的好壞。一般來說，測量噪聲數(shù)組長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于以上各種各樣誤差值。觀察充足長一段時(shí)間后，測量噪聲產(chǎn)生的影響一般忽略不計(jì)。

接收器相位差無線天線核心誤差

偏差表述：接收器天線相位中點(diǎn)與無線天線定位點(diǎn)（AntennaReferencePoint，ARP）之間的差別稱之為接收器天線相位中點(diǎn)誤差。

數(shù)據(jù)信號在接收器里的延遲

偏差表述：通訊衛(wèi)星激光測距數(shù)據(jù)信號在抵達(dá)接收器天線相位中點(diǎn)后好需要投入Δt1去進(jìn)行信號的功率變大、過濾及各類加工后方可進(jìn)入碼相關(guān)器與來源于接收器的拷貝碼進(jìn)行相應(yīng)的解決以獲得測碼偽距觀測值（或進(jìn)到載波通信追蹤控制回路以獲得載波相位觀測值）。一樣從在接收器鐘信號的功率推動(dòng)下逐漸形成拷貝碼至復(fù)制碼形成進(jìn)而進(jìn)到相關(guān)器進(jìn)行相應(yīng)的解決（或形成載波通信進(jìn)到載波通信追蹤控制回路開展載波相位準(zhǔn)確測量）也需要投入一段時(shí)間Δt2。Δt1與Δt2一般并不相同，二者的差稱之為數(shù)據(jù)信號在接收器里的延遲。

清除或消弱偏差的影響方式

實(shí)體模型糾正法

基本原理：運(yùn)用模型計(jì)算出偏差危害大小，直接向觀測值開展調(diào)整。這種偏差糾正實(shí)體模型既能根據(jù)對偏差特點(diǎn)、體制及其形成的原因開展分析研究、推論而構(gòu)建的基礎(chǔ)理論公式計(jì)算，還可以是根據(jù)對很多觀察數(shù)據(jù)收集整理、線性擬合而構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn)公式定律，有時(shí)候乃是與此同時(shí)選用兩種方式創(chuàng)建的綜合模型。

所選擇的誤差源：相對論效應(yīng)、對流層延遲時(shí)間、電離層延遲時(shí)間、通訊衛(wèi)星鐘差

限定：有一些偏差無法模型化

求差法

基本原理：根據(jù)觀測值間一定方法的互相求差，消除或消弱求差觀測值包含的的相同或者相近的偏差危害。

比如，當(dāng)兩站對同一通訊衛(wèi)星開展同歩觀察時(shí)，觀測值中還包含了共通的通訊衛(wèi)星鐘偏差，將觀測值在接收器間求差后就可以清除該項(xiàng)偏差。一樣，一臺接收器對多衛(wèi)星開展同歩觀察時(shí)。將觀測值在通訊衛(wèi)星間求差就可以清除接收器鐘偏差產(chǎn)生的影響。

所選擇的誤差源：接收器的鐘偏差、對流層延遲時(shí)間、電離層延遲時(shí)間、衛(wèi)星星歷偏差、…

限定：空間相關(guān)性將伴隨著觀測站間的距離增加而變?nèi)?/p>

參數(shù)法

基本原理：選用參數(shù)估計(jì)的辦法，將系統(tǒng)化誤差求定出去。

所選擇的誤差源：都可以可用

限定：不可以與此同時(shí)把所有危害均做為主要參數(shù)來可能。

逃避法

基本原理：有些偏差，如多路徑偏差，即不選用求差的方法去相抵，也無法創(chuàng)建糾正實(shí)體模型。這時(shí)比較好的削弱該偏差辦法就是選擇適合的觀察地址、采用比較好的無線天線，使其反射面物和干擾信號。

所對于誤差源：對途徑效用、電磁波干擾

限定：沒法避免偏差產(chǎn)生的影響，具有一定的片面性。

總結(jié)

上面三類誤差源主要影響電磁波傳播時(shí)間的測量和衛(wèi)星準(zhǔn)確位置（即準(zhǔn)確定位）的獲得。所謂準(zhǔn)確定位，就是利用各種模型、估算出各種誤差，進(jìn)而修正GPS定位結(jié)果的技術(shù)。