武汉大学测绘学院：《GPS原理及其应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 GPS定位中的误差源（3.1.3.3）

GPS原理及其用 第三章GPS定位中的误差源 s31概述 §32钟误差 s33相对论效应

GPS原理及其应用 第三章 GPS定位中的误差源 §3.1 概述 §3.2 钟误差 §3.3 相对论效应

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述 §31概述 轨道误差 卫星钟差 相对论效应 Eps i lon(SA) Dither(SA) 电离层折射 对流层折射 J多路径效应 线相位中心的偏差和变化 接收机钟差 接收机噪声

GPS原理及其应用 §3.1 概述 GPS测量定位的误差源 > 概述

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的来源 GPS测量误差的来源 卫星 与卫星有关的误差 念反射表面 卫星轨道误差 卫星钟差 相对论效应 多路径效应 与传播途径有关的误差 轨道误差 电离层延迟 卫星钟差 Epsilon(SA) 对流层延迟 Dither(SA 多路径效应 与接收设备有关的误差 电离层折射 接收机天线相位中心的偏移和变化 对流层折射 接收机钟差 多路径效应 线相位中心的偏差和变 接收机内部噪声 收机钟差 接收机嗓声

GPS原理及其应用 • 与卫星有关的误差 – 卫星轨道误差 – 卫星钟差 – 相对论效应 • 与传播途径有关的误差 – 电离层延迟 – 对流层延迟 – 多路径效应 • 与接收设备有关的误差 – 接收机天线相位中心的偏移和变化 – 接收机钟差 – 接收机内部噪声 GPS测量误差的来源 GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的来源

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的性质 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原理及其应用 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测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的性质 GPS测量误差的性质② 系统误差(偏差-Bias) 内容 其它具有某种系统性特征的误差 特点 具有某种系统性特征 量级大一最大可达数百米

GPS原理及其应用 GPS测量误差的性质② • 系统误差（偏差- Bias） – 内容 • 其它具有某种系统性特征的误差 – 特点 • 具有某种系统性特征 • 量级大 – 最大可达数百米 GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小① ·SPS(无SA) 误差来源 1- sigma误差,单位m 偏差 随机误差 总误差 星历数据 卫星钟 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.5 用户等效距离误差(UERE),rms 5.1 1.4 5.3 滤波后的UERE 5.1 04 5.1 1- Sigma垂直误差VDOP=2.5 12.8 1- Sigma水平误差-HDOP=20 10.2

GPS原理及其应用 GPS测量误差的大小① • SPS（无SA） GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 1-sigma 误差，单位 m 误差来源 偏 差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rm s 5.1 1.4 5.3 滤波后的 UERE，rms 5.1 0.4 5.1 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 12.8 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 10.2

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小② SPS(有SA) 误差,单位 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 0.0 卫星钟 20.0 0.7 0 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1. 4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE),rms 20.5 1.4 20.6 滤波后的UERE,rms 20.5 0.4 20.5 1- Sigma垂直误差-VDOP=2.5 514 1- sigma水平误差-HDOP=2.0 41.1

GPS原理及其应用 GPS测量误差的大小② • SPS（有SA） GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 1-sigma 误差，单位 m 误差来源 偏 差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 20.0 0.7 20.0 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 20.5 1.4 20.6 滤波后的 UERE，rms 20.5 0.4 20.5 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 51.4 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 41.1

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小③ PPS,双频,P/Y-码 误差来源 1- Sigma误差,单位m 偏差 随机误差 总误差 星历数据 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 1.2 对流层 0. 0.5 0.7 多路径 0 1.0 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE),rms 3.3 1.5 3.6 滤波后的UERE,rms 3.3 0.4 3.3 1- Sigma垂直误差-VDOP=25 8.3 1- Sigma水平误差-HDOP=20 6.6

GPS原理及其应用 GPS测量误差的大小③ • PPS，双频，P/Y-码 GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 1-sigma 误差，单位 m 误差来源 偏 差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 1.2 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 3.3 1.5 3.6 滤波后的 UERE，rms 3.3 0.4 3.3 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 8.3 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 6.6

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>消除或消弱各种误差影响的方法 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 改正后的观测值=原始观测值+模型改正 对流层延迟 ·卫星钟差 限制:有些误差难以模型化

GPS原理及其应用 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 GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 改正后的观测值=原始观测值+模型改正

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>概述>消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法② 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

GPS原理及其应用 消除或消弱各种误差影响的方法② • 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 GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法