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（3.4.3.5）

GPS原理及其用 第三章GPS定位中的误差源 §34卫星星历误差 s3.5电离层延迟

GPS原理及其应用 第三章 GPS定位中的误差源 §3.4 卫星星历误差 §3.5 电离层延迟

GPS原理及其用 §34卫星星历误差

GPS原理及其应用 §3.4 卫星星历误差

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>卫星星历(轨道)误差 34卫星星历(轨道)误差 定义 由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星 的实际位置之差称为卫星星历误差。 广播星历(预报星历)的精度 rad (无SA)±20~30米 reported position actual position (有SA)±100米 (x y, 2) 精密星历(后处理星历)的精度 可达1厘米 应对方法 p 精密定轨〔后处理) 4 rad radial compe alt along track component 相对定位或差分定位 ● geocentre crt cross track component PSco

GPS原理及其应用 3. 4卫星星历（轨道）误差 • 定义 由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星 的实际位置之差称为卫星星历误差。 ▪广播星历（预报星历）的精度 (无SA) 20～30米 (有SA) 100米 ▪精密星历（后处理星历）的精度 可达1厘米 ▪应对方法 ▪精密定轨(后处理) ▪相对定位或差分定位 GPS测量定位的误差源 > 卫星星历（轨道）误差

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>卫星星历(轨道)误差 星历误差对单点定位的影响 星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到 接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星 与接收机构成的几何图形 星历误差对相对定位的影响 db ds b

GPS原理及其应用 db ds b  = • 星历误差对单点定位的影响 – 星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到 接收机的距离以及用于定位或导航的GPS卫星 与接收机构成的几何图形 • 星历误差对相对定位的影响 GPS测量定位的误差源 > 卫星星历（轨道）误差

GPS原理及其用 s3.5电离层延迟

GPS原理及其应用 §3.5 电离层延迟

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>电离层延迟 3.5电离层延迟 -60-40-20020406080° Celsius (电离层) Thermosphere(热层) Mesosphere(中间层) 0(25 Ozone layer c Stratosphere(同温层) ere对流层) 电离层∥TEC 柱体底面积为1m 地球

GPS原理及其应用 3. 5 电离层延迟 GPS测量定位的误差源 > 电离层延迟 电离层 地 球 TEC 柱体底面积为1m 2

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>电离层延迟>地球大气结构 地球大气结构 80-60-40-20020406080° Celsius 120 (电离层) 100 Thermosphere(热层) 80(50m) 70 (中间层) 40(25m) 10 Stratosphere(同温层) Troposphere(对流层) 地球大气层的结构

GPS原理及其应用 地球大气结构 地球大气层的结构 GPS测量定位的误差源 > 电离层延迟 > 地球大气结构

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>电离层延迟>大气折射效应 大气折射效应 大气折射 信号在穿过大气时,速度将发生变化,传播路径也将发 生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中,通常仅考 虑信号传播速度的变化 色散介质与非色散介质 色散介质:对不同频率的信号,所产生的折射效应也不 同 作色散介质:对不同频率的信号,所产生的折射效应相 对GPS信号来说,电离层是色散介质,对流层是非色散 介质

GPS原理及其应用 大气折射效应 • 大气折射 – 信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路径也将发 生弯曲。也称大气延迟。在GPS测量定位中，通常仅考 虑信号传播速度的变化。 • 色散介质与非色散介质 – 色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不 同 – 非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相 同 – 对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散 介质 GPS测量定位的误差源 > 电离层延迟 > 大气折射效应

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>电离层延迟>相速与群速 相速与群速① 相速 假设有一电磁波在空间传播,其波长为λ,频率为 该电磁波相位的速度vn,有v=元·∫其中相位的速度又简称为相速 群速 对于频率略微不同的一群波来说,其最终能量的传播可以用 “群速”表示,群速ν d 相速与群速的关系 d 相折射率与群折射率的关系 dn =n. d

GPS原理及其应用 相速与群速① • 相速 • 群速 • 相速与群速的关系 • 相折射率与群折射率的关系 ph ph f v v f    假设有一电磁波在空间传播，其波长为 ，频率为 该电磁波相位的速度 ，有 = 其中相位的速度又简称为相速。 “群速”表示，群速 。 对于频率略微不同的一群波来说，其最终能量的传播可以用 2   = −  d df vg r   d dv v v ph gr ph = −  ph ph gr ph ph dn dn n n n f d df   = −  = +  GPS测量定位的误差源 > 电离层延迟 > 相速与群速

GPS原理及其用 GPS测量定位的误差源>电离层延迟>相速与群速 相速与群速② C n du d dn 1如, vn-元 Yph da d元 1+2如mm12如=m2场 n dn n n d 注:(1+6)≈1-E

GPS原理及其应用 相速与群速② GPS测量定位的误差源 > 电离层延迟 > 相速与群速 2 2 2 , , 1 1 1 1 ph gr ph gr ph ph ph gr ph ph ph ph ph gr gr ph ph ph ph ph ph ph ph ph ph ph ph c c c n n n v v v v d df dv dv v v v d d d d c c c v n n n v dv dv c c dn v d d v d n v n d v d n dn n d                    = = =         = −  = −  = −  − = −      = = = = =     −  −      −  −      −  = +  ( ) 1 1 1 1 ; ph ph ph ph ph ph ph dn dn dn n n n f n d d df d df f         −    −  = −  = +          +  − = −   注：