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GPS主要误差源及补偿方法学院：电子信息工程专业年级：自动化1306姓名：熊宇豪学号：13212054时间：2016年04月11日小组：熊峰、熊宇豪、张丹GPS主要误差源及补偿方法摘要GPS测量误差按其生产源可分3大部分：与卫星有关的误差，包括卫星时钟误差、卫星星历误差和相对论效应误差；与信号传播有关的误差，包括电离层折射误差、对流层折射误差和多路径效应误差；与接收机有关的误差，主要包括接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。
关键词：GPS，误差源。
一、GPS观测中的误差分类1)与卫星有关的误差：卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差；2)与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路径效应误差；3)与接收机有关的误差：接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差。
另外在进行高精度GPS测量定位时(进行地球动力学等方面的研究)，通常还应该考虑与地球整体运动有关的误差，如地球自转和地球潮汐的影响等。
按误差的性质进行区分，上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。
例如，卫星星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差，而多路径效应误差等是属于偶然误差。
其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的大小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多，所以说系统误差应该是进行GPS 测量定位时的主要误差源。
二、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施1．建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。
理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析，并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。
经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究，并经过拟合而建立起来的误差改正模型。
而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。
2．选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中，有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。
测绘技术中常见的GPS测量误差及其处理方法GPS测量误差是测绘技术中常见的一个问题，它会对测量结果的准确性和可靠性产生一定的影响。
本文将从几个方面讨论GPS测量误差及其处理方法，以帮助读者更好地理解和运用GPS测量技术。
一、GPS测量误差的来源GPS测量误差主要来自以下几个方面：1. 星历误差：GPS卫星的轨道预报存在一定的误差，这会导致卫星位置的偏差。
从而引起接收器测量结果的不准确。
2. 电离层延迟：GPS信号在通过电离层时会发生传播速度变化，从而产生延迟。
这种延迟会导致测量结果的偏移。
3. 对流层延迟：GPS信号在通过对流层时也会发生传播速度变化，引起延迟。
这个延迟主要受天气条件的影响，如温度、湿度等，会导致测量误差的增大。
4. 多径效应：GPS信号在传输过程中可能会被建筑物、树林等障碍物反射，形成多个信号路径。
这些反射信号会与直达信号叠加，导致测量结果的偏差。
二、GPS测量误差的处理方法针对GPS测量误差，我们可以采取以下几种方法进行处理：1. 差分GPS测量：差分GPS测量是一种通过同时测量参考站和待测站的方式，消除大部分GPS测量误差的方法。
通过获取参考站与待测站之间的差异，可以得到相对准确的测量结果。
2. 排除异常值：在大量的GPS测量数据中，可能存在一些异常值，这些异常值可能是由于设备故障或环境因素引起的。
通过统计学方法，可以识别和排除这些异常值，提高测量数据的可靠性。
3. 数据平滑处理：由于GPS测量误差的存在，测量数据可能存在一定的波动和不稳定性。
通过对数据进行平滑处理，可以减小误差对结果的影响，得到更加平稳的测量结果。
4. 多基线处理：对于需要测量较大区域的工程，使用多个基准站进行GPS测量可以提高精度和可靠性。
通过基线向量之间的相互比较和校验，可以减小误差的累积效应。
5. 校正模型：根据GPS测量误差的特点，可以建立相应的校正模型。
通过对误差进行建模和拟合，可以对测量结果进行修正，提高准确性。
利用GPS研究电离层延迟及电子浓度变化规律袁运斌;欧吉坤【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2001(026)001【摘要】电离层是大气层的重要组成部分.电离层对GPS观测信号的折射影响,是GPS测量中最严重最棘手的误差源之一.精确修正电离层折射影响和反演电离层结构,一直是GPS研究和应用中的热点问题.一方面,为提高(特别是单频)GPS测量精度,需研究精确的电离层折射改正模型或其它有效方法;另一方面,利用各类GPS网络所拥有的大量高精度的GPS观测资料可有效提取电离层变化信息,深入了解电离层精细结构、变化规律及其对无线电信号干扰机制,实现对电离层灾害性突发事件的探测和预报.近年来,结合理论研究和实际应用的需要,我们在这领域作了以下几方面的工作:①研究如何利用单台双频GPS接收机的观测信息确定电离层延迟改正模型,为小范围的单频用户服务;②研究如何建立较大区域的电离层格网模型,进而初步设想利用中国地壳运动观测网络深入研究我国领域的电离层的电子浓度变化规律;③研究单频用户如何更好地利用电离层延迟改正信息;④研究如何利用GPS网络系统监测电离层的异常活动.【总页数】3页(P19-21)【作者】袁运斌;欧吉坤【作者单位】中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学开放研究实验室;中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学开放研究实验室【正文语种】中文【中图分类】P2【相关文献】1.影响GPS测量的电离层延迟模型研究 [J], 吕巧志;房新玉;姚晓伟2.利用GPS双频观测值实现PPP电离层延迟高阶项改正 [J], 吴玮3.基于相对电离层延迟模型的单频 GPS精密单点定位算法研究 [J], 张帆4.利用双频GPS数据研究区域电离层TEC变化规律 [J], 孙正明;王坚;高井祥5.联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究 [J], 房成贺;陈俊平;兰孝奇;张磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GPS在高程测量中的误差来源及应对措施【摘要】本文通过GPS在高程中的误差分析，对提高GPS测量高程精度的方法及措施进行了详细描述。
【关键词】GPS；大地高；正常高；高程拟合；高程异常一、引言众所周知，GPS作为现代化的三维测量工具，已被越来越广泛地运用到平面测量工作中去，如平面控制测量、地形测量、施工测量等。
但是GPS在实际的工作实践中，却较少运用于高程测量。
这是由于我国幅员辽阔，GPS测高受区域性大地水准面的限制以及仪器和外界条件等诸方面因素的影响，所测高程精度较低，无法满足各项工程建设的需要。
那么GPS测量高程的误差主要有哪些呢？我们又如何采取有效措施来提高高程测量精度呢？二、GPS高程测量原理利用GPS求得的是地面点在WGS-84坐标系中的大地高H84，而我国高程采用正常高。
要想使GPS高程在工程实际中得到应用，必须实现GPS大地高向我国正在使用的正常高的转化。
如图1所示。
有公式：Hr=H84-ζ由上式可知GPS高程测量的结果Hr误差主要由大地高H84的误差和高程异常ζ的误差的组成。
三、影响大地高H84的误差来源1.相位整周模糊度解算对GPS高程的影响。
相位整周模糊度解算是否可靠，直接影响三维坐标的精度。
在控制测量中，无论采用快速静态或实时动态测量技术，都必须精确解算得到相位整周数，然而相位整周数模糊度的解算常常会出现解算错误的可能性，从而会影响高程测量的精度。
2.多路径效应的制约因素：所谓多路径效应是指测站附近反射物反射来自卫星的信号与卫星直接发射的信号同时被接收机接受，这两种信号产生相互影响使其观测值偏离其真值，产生多路径误差。
多路径效应的影响分为直接的和间接的，并能对三维坐标产生分米级影响。
3.电离层延迟对高程测量量的影响：电离层对GPS测量的影响主要有：电离层群延（绝对测距误差）；电离层载波相位超前（相对测距误差）；电离层多普勒频移（距速误差）；振幅闪烁信号衰减；磁暴、太阳耀斑等，这些电离层的变化都会延迟GPS信号的传播路线。
GPS测量中误差原因及精度控制摘要：GPS（Global Positioning System）系统全称全球定位系统，具有全球性、全天候、连续性等特点，通过地面接收设备对同一时刻接受多颗卫星发出的信息来计算其与这几颗卫星之间的距离，然后根据空间距离后方交会原理绘制三维坐标系，从而确定地面目标的位置，可为全球任何一个用户提供精确度非常高的时间、速度三维坐标等信息的技术参数。
本文针对GPS测量误差来源进行分析，并提出精度控制措施。
关键词：精度控制；测量；GPS1关于GPS定位系统1.1空间卫星群24颗卫星（轨道高度2.02万公里）组成的就是GPS空间卫星群，其分布在六个特定轨道上，各面间的交角是60°，而地球赤道和轨道的倾斜角是55°，卫星轨道运行的周期是11小时58分，也只有这样才能确保在任何地点、时间、地平线处能够最少收取到4颗卫星发出的信号。
1.2地面控制系统其主要是由3个注入站、1个主控站、5个监测站所组成的，其中注入站作用就是把主控站计算出的信息全部注进到卫星里；主控站作用就是通过GPS观测出的数据，对卫星钟改正参数以及将卫星星历计算出来，然后再将计算结果利用注入站传送到卫星当中；监控站作用是接收卫星所发出的信号，对卫星工作情况进行监测。
1.3用户部分GPS用户部分是由气象仪、计算机、数据处理软件以及接收器所组成的，用户部分的作用就是收取卫星所发出的信号，然后通过这些接收到的信号来定位导航。
随着科技的不断发展，也产生出了很多重量轻、易携带、体积小的GPS。
2 GPS测量中误差来源分析2.1卫星信号传播误差首先是电离层折射的影响。
分子在太阳的影响下会发生电离，那这也就让卫星信号在传播时发生一定延迟，这样的话测量结果也会有误差。
GPS卫星信号和其它电磁波信号一样，当其通过电离层时，将受到这一介质弥散特性的影响，使其信号的传播路径发生变化。
当GPS卫星处于天顶方向时，电离层折射对信号传播路径的影响最小，而当卫星接近地平线时，则影响最大。
研究GPS测量的误差影响及应对措施摘要通过对GPS测量误差的分析和误差的来源的研究，从而得出GPS测量的误差影响。
先概述GPS的基本概念，接着分析误差来源，最后得出相应的措施。
关键词GPS；测量误差；来源；影响；应对措施1GPS全球定位系统概述GPS即为全球定位系统（navigation system timing and ranging/global positioning system），是由美国国防部于1973年组织研制，共经历20年，于1993年建设成功，主要用于军事导航和定位服务。
是美国导航技术现代化的重要标志。
直到1986年才开始被引入我国测绘界，现如今已被广泛用于测绘行业。
GPS主要由三部分组成：1）空间卫星部分，包含24颗卫星（21颗工作卫星，3颗备用卫星），广播L1，L2卫星轨道，时间数据和辅助资料信息；2）地面监控部分，由分布于世界各地的五个地面站组成，从功能来分可分为监测站，主控站，注入站；3）用户设备部分，即用户GPS接收机。
可译出GPS卫星发射的导航电文，从而计算出接受天线的三维位置、速度和时间。
2GPS测量的误差影响及应对措施2.1GPS测量误差的来源GPS测量误差的来源总的可以分为三类：1）与控制段有关的误差，是指在卫星传播过程中导航电文的参数值的误差。
这包括了卫星时钟误差和星历误差；2）与卫星信号传播有关的误差，是指GPS信号受到卫星和接收机之间的传播介质的影响所产生的误差。
这些误差源包括信号折射，波的传播和色散介质，以及电离层延迟和对流层延迟；3）与接收机有关的误差，这包含了接收机噪声引起的误差和多径效应。
2.2GPS测量的误差影响及应对措施2.2.1与控制段有关的误差影响和应对措施卫星时钟的误差在一个观测时段内属于系统误差，它包含钟差、频偏、频飘等产生的误差，也包含钟的随机误差。
这些引起的偏差总量在1ms以内，等效后的距离误差大约到300km，是不足以达到定位精度要求的。
影响GPS测量的误差因素前面已经提到，多种因素影响GPS测量，并且差分定位能大大抵消这些因素的影响。
在这里，我们针对这些因素对差分定位的影响再作进一步的论述。
大气层的影响由于GPS信号是以无线电波的方式不间断地向地面辐射的，因此GPS信号会与其它L 波段的电磁波一样，收到大气折射的影响。
在相对定位时，大气折射的影响对两台接收机之间相对定位精度的影响大大地降低了，但对于精密相对定位而言，大气层的影响仍是不可忽略的。
通常，根据对电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为对流层和电离层。
对流层指从地面向上约40km范围内的大气底层，其影响与电磁波的频率无关；电离层分布于地球大气层的顶部，约在地面向上70km以上的范围，其影响与电磁波的频率有关，且比较复杂。
对于这两方面，已建立了各种模型，各有其优缺点，在这里不一一罗列。
多路径效应在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，这就将和直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使测量值偏离真值产生所谓的"多路径误差"。
这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。
如下图所示：多路径效应示意图多路径效应对载波相位观测影响较小，而对伪距观测影响非常大，所以，在进行后差分动态测量时，要注意多路径效应的影响。
在测量中，可通过给仪器安置多路径抑制板的方式减轻其影响。
多路径抑制板的作用遗憾的是，由于同步观测的接收机的多路径影响往往不同，因此，差分方法很难消除多路径的影响。
其他影响因素进行高精度GPS定位需要对各项误差的来源、影响及影响的尺度进行仔细的分析，在这些误差中，有电磁波传播所带来的误差，如电离层、对流层折射的影响；有GPS系统带来的误差，如GPS卫星定轨的精度、GPS卫星的时钟精度、地球潮汐、相对论、甚至人为地降低GPS定位的精度，如SA政策等等；也有与接收机有关的误差，如接收机的时钟精度、内部噪声、天线相位中心等等；还有与观测有关的误差，如起算点的误差、对中误差、天线高的测量、联合平差的已知数据等等。
单频GPS接收机定位中的电离层延迟改正霍星明【摘要】针对单频GPS接收机受电离层影响较大的特点,从定性的角度比较、分析了两种常用经验电离层模型的使用特点和改正精度.利用4个IGS测站的多天GPS 实测数据,采用单点定位的方法,从定量的角度,研究了两种常用经验电离层模型应用于单频GPS用户定位时的改正效果,为单频GPS用户修正电离层延迟,选择合适的电离层模型提供了参考性建议.【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2005(007)002【总页数】4页(P43-45,32)【关键词】单频GPS接收机电离层延迟改正 IGS Klobuchar IRI【作者】霍星明【作者单位】太原刚玉股份有限公司,太原,030045【正文语种】中文【中图分类】V4电离层延迟误差是任何一种卫星定位系统的最主要误差源之一。
2000年5月美国政府宣布取消了对GPS公众服务信号降低精度的SA政策，电离层延迟被认为是影响GPS定位精度的最大误差源，对于单频用户而言，有效的电离层延迟改正显得尤为重要。
为尽可能地降低电离层延迟对定位结果的影响，国内外众多的科技工作者做了大量卓有成效的研究工作[1-16]。
目前，修正电离层延迟影响，构建合适的电离层改正模型是常用的方法之一。
常见的两种电离层经验模型有Klobuchar模型[1,2]和全球参考电离层（IRI）模型[3,4,5]。
上述两种不同模型的输入参数个数、计算复杂程度以及计算的精度不尽相同。
采用哪种合适的电离层模型修正电离层延迟影响，取决于GPS用户所处的观测环境以及定位方式（主要分实时定位和非实时定位两种情况）。
本文首先对上述两种电离层模型做了简要的回顾，比较分析了各个模型的特点，然后利用2001年1月1日至7日中国区域的4个IGS测站连续一周的GPS实测数据，采用单点定位的方法，分析讨论了各个电离层延迟改正模型的改正效果，为单频GPS用户修正电离层延迟影响提供了参考性建议。
