第3章 GPS定位中的误差源V13.1

【干货】GPS定位中的误差源及削弱方法，测绘人必看！经常使用接收机进行测量，总会听到过误差、差分、改正之类的字眼，那你有没有仔细了解过呢？小编就为就为大家整理了关于GPS 定位中的误差源及削弱方法的一些信息，纯干货，学习一些知识总是没错的，耐心观看。

GPS定位出现的各种误差从误差源来讲大体可以分为三类，与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差和与接收机有关的误差。

而这三类误差还可以往下细分，小编一一为大家来讲解。

RTK测量时出现的各种误差，按性质可分为系统误差（偏差）和随机误差两大类。

其中，系统误差无论从误差大小，还是定位结果的危害性来讲，都比随机误差大得多，而且它们又是有规律可循的，可以采取一定的方法和措施加以消除。

GPS测量中的误差1与卫星有关的误差与卫星有关的误差包括星历误差、卫星钟误差、相对论效应、信号在卫星内的时延和卫星天线相位中心偏差。

卫星星历误差误差解释：由于卫星星历所给出的卫星位置和速度与卫星的实际位置和速度之差成为卫星星历误差。

星历误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量，如定轨站的数量及其地理分布、观察值得数量及精度、定轨是所用的教学力学模型和定轨软件的完善程度等。

此外，与星历的外推时间间隔（实测星历的外推时间间隔颗视为零）也有直接关系。

卫星钟的钟误差误差解释：卫星钟差是指GPS卫星上原子钟的钟面时与GPS标准时间的差别。

为了保证时钟的精度，GPS卫星均采用高精度的原子钟，但它们与GPS标准时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引起的等效的定位误差将达到300km～30km。

因此即使在精度较低的卫星导航中，也不能直接使用由卫星钟所给出的时间。

卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。

这些偏差的总量均在1ms 以内,由此引起的等效距离误差约可达300km。

相对论效应误差解释：由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引起两台钟之间产生相对钟误差的现象。

GPS系统的误差来源分析【摘要】本文主要对GPS系统的误差来源进行了分析。

在分别探讨了卫星时钟误差、星历误差、大气延迟误差、多路径效应以及接收机硬件误差对GPS系统精度的影响。

卫星时钟误差是由于卫星钟的不准确性导致的误差，星历误差则是由于卫星轨道预报的不准确性引起的误差。

大气延迟误差是由于信号穿过大气层时的折射和延迟引起的，而多路径效应则是由于信号被地面或建筑物反射导致的误差。

接收机硬件误差是由于接收机的设计和制造不准确而引起的误差。

通过对这些误差来源的分析，可以更好地理解GPS系统的精度问题，并为提高定位精度提供参考。

【关键词】GPS系统、误差来源、卫星时钟、星历、大气延迟、多路径效应、接收机硬件、分析、结论。

1. 引言1.1 GPS系统的误差来源分析全球定位系统（GPS）是一种通过利用地球上的一系列卫星来确定任意位置的技术。

在实际使用中，GPS系统存在着一些误差，这些误差会影响到GPS定位的准确性和可靠性。

对GPS系统的误差来源进行分析是至关重要的。

GPS系统的误差来源可以分为多个方面，包括卫星时钟误差、星历误差、大气延迟误差、多路径效应和接收机硬件误差。

这些误差来源会在不同程度上影响GPS系统的定位准确性，因此必须对它们进行深入的分析和研究。

在本文中，我们将重点分析以上几个误差来源，并探讨它们对GPS定位的影响以及可能的解决方法。

通过深入了解这些误差来源，我们可以有效地提高GPS系统的定位准确性，为用户提供更加可靠和精准的定位服务。

2. 正文2.1 卫星时钟误差卫星时钟误差是GPS系统中的一个重要误差来源。

GPS卫星通过其精确的原子钟来发送定时信号，接收器通过接收这些信号来计算距离。

即使是最精密的原子钟也会存在一定的误差。

这些误差主要由以下几个方面引起：1. 钟漂移：即时钟的固有不稳定性，导致钟频率随时间变化。

这种误差一般通过卫星上载数据进行修正。

3. 钟串扰：不同卫星之间的时钟可能存在相互影响，导致误差传递。

GPS卫星定位的误差来源分析GPS是一个庞大的系统（由GPS卫星、用户和地面的监控站三部分组成，GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标。

误差的组成也很复杂: 根据不同的研究方向和研究重点, 误差的分类各有不同。

通常是按误差的性质将其分为系统误差和偶然误差两类；而从误差的来源又可以将其分为与GPS卫星有关的误差、与GPS卫星信号传播有关的误差和与GPS信号接收机有关的误差。

此篇文章主要论述除钟差、电离层、对流层、多路径效应以外的GPS卫星定位的误差来源。

在高精度的GPS测量中,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影响。

1、与GPS卫星有关的误差1）卫星星历误差由星历所给出的卫星在空间的位置与实际位置之差称为卫星星历误差。

卫星星历分为广播星历和精密星历。

广播星历是通过GPS 卫星发送的一种预报星历。

因为我们不能充分了解卫星上存在的各种摄动因素, 所以预报星历钟存在较大的误差。

精密星历是根据实测资料进行拟合处理而得出的。

它需要在一些已知精密位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真是位置,从而获得准确可靠的精密星历。

2）相对论效应相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。

在广义和狭义相对论的综合影响下, 钟安放在卫星上比安放在地面上要快, 为消除这一影响, 一般将卫星钟的标准频率减小 4.5 X10-3HZ。

3）美国的SA 政策和AS 政策美国军方为限制非特许用户利用GPS进行高精度定位,采用了降低系统精度的政策: SA ( Select iv e Availability 政策和AS( Anti - Spoofing 政策。

SA政策即选择可用性技术,通过& (dither 和S ( epsilon 两种技术实现。

GPS定位的误差来源GPS定位的误差来源GPS在实际⽣活中为我们带来许多便利，其最主要的功能来⾃于本⾝的精准定位。

⽆论是车载导航仪为我们指路导航，还是⼿持机为我们提供精确的经纬度⽤来指明⽅向，以及GPS产品在⼯业上、物流业中甚⾄诸多⾏业中带来实际应⽤效果，都证明了GPS产品的定位精准性是其应⽤⼴泛的重要⽀柱。

但是在实际使⽤当中，GPS的定位精度未必会让我们满意，GPS产⽣位置漂移和位置偏差现象的原因是什么？GPS定位的误差来源有哪些呢？在什么情况下能避免此类现象的发⽣呢？下⾯, 简单介绍GPS测量的误差来源及处理⽅法。

在利⽤GPS进⾏定位时，GPS定位结果的精度受到诸多因素的影响，如所⽤的观测量类型、定位的⽅式、卫星的⼏何分布、数据处理⽅法、美国政府政策的限制等。

在GPS测量中, 影响测量精度的主要误差来源可分为三类：与GPS卫星有关的误差、与信号有关的误差、与接收设备有关的误差。

如果根据误差的性质分类，可分为系统误差和偶然误差两种。

其中, 偶然误差主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差；系统误差主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及⼤⽓层折射的误差等。

系统误差⼀般可以通过某些措施予以减弱和修正，常见的⽅法有：( 1)引⼊相应的未知参数, 在数据处理中连同其他未知参数⼀起解算；( 2)建⽴系统误差模型，对观测值加以修改；( 3)将不同观测站对相同卫星的同步观测值求差，以减弱或消除系统误差的影响； ( 4)简单地忽略某些系统误差的影响。

⼀、与GPS卫星有关的因素⼴播星历误差( 轨道误差)是当前GPS 定位的重要误差来源之⼀。

卫星星历是GPS 卫星定位中的重要数据。

由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。

GPS 卫星的⼴播星历是由全球定位系统的地⾯控制部分所确定和提供的, 经GPS 卫星向全球所有⽤户公开播发的⼀种预报星历, 其精度较差。

SA 政策取消后, ⼴播星历所给出的卫星的点位中误差为5~ 7m。

第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响了解卫星星历误差，卫星钟差及相对论效应。

理解接收机钟误差，相位中心位臵误差的产生与消减方法。

掌握电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差的产生与消减方法。

第五章GPS卫星定位系统误差来源及影响第一节GPS定位的误差概述第二节与卫星有关的误差第三节卫星信号传播误差第四节接收设备误差第五节卫星几何图形强度3第一节GPS定位的误差概述4第二节与卫星有关的误差一、卫星星历误差二、卫星钟差三、相对论效应GPS卫星的发射第二节与卫星有关的误差一、卫星星历误差1．星历来源2．星历误差对定位的影响3．减弱星历误差影响的途径GPS卫星工作星座第二节与卫星有关的误差1．星历来源卫星星历误差某一瞬间的卫星位臵，是由卫星星历提供的，卫星星历误差就是卫星位臵的确定误差。

星历误差来源其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。

第二节与卫星有关的误差1．星历来源星历（1）广播星历（2）实测星历广播星历根据美国GPS控制中心跟踪站的观测数据进行外推，通过GPS卫星发播的一种预报星历。

实测星历根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。

7第二节与卫星有关的误差2．星历误差对定位的影响单点定位星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机钟差改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。

8第二节与卫星有关的误差2．星历误差对定位的影响相对定位利用两站的同步观测资料进行相对定位时，由于星历误差对两站的影响具有很强的相关性，所以在求坐标差时，共同的影响可自行消去，从而获得高精度的相对坐标。

第二节与卫星有关的误差2．星历误差对定位的影响根据一次观测的结果，可以导出星历误差对定位影响的估算式为：dbds b b ——基线长；db ——卫星星历误差所引起的基线误差；p ——卫星至测站的距离；ds ——星历误差；ds——卫星星历的相对误差。