测距电离层延迟误差分析.

GNSS测量误差的来源与分析方法研究近年来，全球导航卫星系统(GNSS)在现代测量与导航领域起到了至关重要的作用。

然而，由于各种误差的存在，GNSS测量结果往往无法完全准确。

因此，深入研究GNSS测量误差的来源和分析方法对于提高测量精度、减少误差具有重要意义。

一、GNSS测量误差的来源由于GNSS测量受到多种因素的影响，导致测量误差的产生。

这些误差可以分为系统误差和随机误差两类。

1. 系统误差系统误差是由GNSS系统自身的特性引起的误差。

比如，钟差误差、电离层延迟、大气湿延迟等。

首先，由于卫星钟的频率稳定性有限，卫星钟差引起的误差是非常常见的。

其次，由于电离层对电磁波的传播具有一定的影响，导致信号传播路径长度发生变化，进而引起测量误差。

此外，大气中的湿度也会对信号传播产生影响，从而引起大气湿延迟误差。

2. 随机误差随机误差是一种无规律的误差，很难被准确预测。

随机误差的来源包括多路径效应、多普勒频率偏移、观测器误差等。

首先，多路径效应是由信号在传播过程中遇到反射、绕射等导致信号路径变化的现象，导致信号到达接收器的时间有所延迟。

这会造成测量结果的误差。

其次，多普勒频率偏移是由于卫星与接收机之间的相对运动引起的，这也会对测量结果产生一定的影响。

此外，观测器自身的误差，如观测器钟差、观测器天线相位中心偏差等也是随机误差的重要来源。

二、GNSS测量误差的分析方法为了准确分析GNSS测量误差，科学有效的分析方法显得非常重要。

下面将介绍几种常用的分析方法。

1. 差分测量差分测量是通过测量两个或多个接收器之间的相对位置差异，排除掉公共误差，从而获得较高精度的定位结果。

相对于单点测量，差分测量能够有效消除大部分系统误差和一部分随机误差，提高测量精度。

此外，差分测量还可以用于解决一些特殊的测量需求，如动态测量、快速初始化等。

2. 卡尔曼滤波卡尔曼滤波是一种常用的状态估计方法，广泛应用于GNSS测量数据分析。

其基本思想是通过不断更新系统状态，利用历史观测数据来进行误差补偿，从而提高定位精度。

区域电离层建模摘要：电离层延迟误差是GPS 定位中的一项重要误差源，自从2000年5月美国取消了SA 政策后，电离层延迟误差改正显得尤为重要。

通常我们都是选取合适的模型来消除电离层，本文的目的就是系统性论述电离层常用模型，已经对某个特定区域进行TEC 建模的方法，并用数据进行了验证。

关键字：电离层；误差；TEC ；建模 引言电离层是高度在60-1000km 间的大气层，当GPS 卫星所发射的信号穿过电离层时，其传播速度会发生变化，变化程度取决于电离层中的电子密度和信号频率，从而使得信号的传播时间't ∆乘上真空中的光速c 后所得到的距离'ρ不等于从信号源至接收机的几何距离ρ，其造成的误差一般在白天可达15m ，夜晚可达3m ；在天顶方向最大可达50m ，在水平方向最大可达150m ，因此必须对电离层延迟加以改正。

一、电离层介绍电离层是一种含有较高密度电子的弥散性介质，电磁波在电离层中的传播速度G V 与群折射率G n 为：)28.401(2--==f N C n Cv e GG 式中，e N 表示电子密度（电子数/3m ），f 为信号的频率（Hz ），C 为真空中的光速。

在进行伪据测量时，P 码以群速度G V 在电离层中传播，若伪据测量中测得信号的传播时间为t ∆，那么卫星值接收机的真正距离ρ为：ds N f C ds N fCt C dtV s e s e tG ⎰⎰⎰-=-∆==∆''2228.4028.40ρρ 由上式可以看出，电离层延迟的大小与电离层中的电子密度（TEC ），令⎰=se dSN TEC则我们称TEC 为总电子含量。

它表示沿着卫星信号传播路径s 对电子密度e N 进行积分。

由此可见电离层改正的大小主要取决于信号传播路径上电子总量和信号频率。

由公式可知，伪据测量中的电离层群延迟改正g )(ion ∆为：TEC fG ion 24028.0)()(-=∆米 式中，TEC 以1610个电子/3m 为单位，信号频率f 以GHz 为单位，其电离层延迟改正分别为：TECm TEC m L ion L ion 267286.0)()(162292.0)()(21=∆=∆根据电离层特性，TEC 主要集中在电离层的F 层，他在300km~500km 达到最大值，因此我们假定F 层的某一个高度处，所有的自由电子大部分都集中在一个厚度为无限薄的球壳上，距离地面约为375km ，此即电离层单层模型SLM 。

GNSS测量中常见误差源及其校正方法导语：全球卫星导航系统（GNSS）已经成为现代测量和定位领域中不可或缺的技术工具。

然而，由于各种因素的干扰，GNSS测量结果可能会出现误差。

本文将讨论一些常见的GNSS测量误差源以及相应的校正方法。

一、信号传播误差在GNSS测量中，信号从卫星到接收机的传播过程中会受到大气层、多径效应等因素的影响，从而引入误差。

其中，大气层误差是最主要的误差源之一。

大气层中的水蒸气、电离层密度等因素会影响信号的传播速度和路径，进而引起测量结果的偏差。

校正大气层误差的方法包括双频差分测量和大气层模型计算。

二、钟差误差GNSS卫星上的原子钟是精确度非常高的，但是由于各种因素的影响，例如温度、空间辐射等，钟差误差仍然无法避免。

钟差误差会导致接收机收到的卫星信号的到达时间产生偏差，进而影响测量结果的准确性。

为了校正钟差误差，常见的方法是利用双频差分测量或者接收机内部的钟差模型进行补偿。

三、多路径误差多径效应是由于信号在传播过程中，同时经过直射路径和反射路径，造成接收机接收到多个信号，从而引起测量结果偏差的现象。

这种误差特别突出在城市环境或者山区等多反射面的地形中。

为了解决多路径误差，一种常见的方法是使用反射面特征分析技术，提高接收机的可靠度和抗干扰能力。

四、动态误差GNSS测量的准确性在很大程度上取决于接收机和测量对象的相对运动状态。

动态误差主要来自于运动的加速度、速度等变化过程中引起的信号多普勒效应、载波缺失等问题。

对于动态误差的校正，可以通过使用惯性测量单元（IMU）配合GNSS仪器进行联合定位，从而提高定位的精度和稳定性。

五、卫星几何误差卫星几何误差是由于卫星的位置分布、卫星与接收机的相对位置等因素引起的。

当卫星几何配置良好时，测量误差较小，但当卫星分布较差或者接收机与卫星的角度较小时，测量误差将增大。

为了解决卫星几何误差问题，可以通过使用多频多系统的GNSS接收机，提高系统的可靠性。

GPS定位误差的产生原因分析与减小方法引言：在现代社会，全球定位系统（Global Positioning System，GPS）已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。

无论是导航、交通监控还是地理信息系统等领域都离不开GPS定位技术。

然而，随着GPS定位的广泛应用，人们也逐渐发现定位误差问题的存在。

本文将从GPS定位误差产生的原因入手，探讨解决这一问题的方法。

一、GPS定位误差的原因分析：1. GPS系统误差：GPS系统本身存在着一些系统误差，例如卫星钟差、伪距观测误差、大气延迟等。

这些误差会直接影响到GPS定位的准确性。

2. 空间几何因素：GPS定位需要至少4颗卫星进行定位计算，卫星的位置和空间几何分布对定位精度有着重要影响。

当卫星分布不均匀或存在遮挡物时，会导致定位误差增大。

3. 电离层和大气影响：电离层和大气中的湿度、温度等因素都会对GPS信号产生影响，导致信号传播延迟或折射，从而引起定位误差。

4. 载波相位等伪距测量误差：GPS定位是通过测量卫星发射的信号和接收器接收的信号之间的时间差来计算位置的。

然而，由于载波相位的波长较短，测量精度更高，但受到多普勒效应的影响，会产生伪距测量误差。

二、减小GPS定位误差的方法：1. 多路径效应抑制：多路径效应是指GPS信号在传播过程中发生反射、散射等现象，致使接收器接收到多个信号，在信号合成过程中引入误差。

为了减小多路径效应，可以利用天线设计和信号处理技术，选择适合的接收天线和增加抗多路径干扰的算法。

2. 差分定位：差分定位是通过引入一个参考站与基准站的距离进行辅助定位，利用参考站的精确位置和信号传播速度信息来对GPS定位结果进行修正。

差分定位可以大幅度减小系统误差和信号传播误差的影响，提高定位精度。

3. 增加卫星数量和分布：通过增加卫星数量和改善卫星的空间分布，可以提高GPS定位的可见卫星数目和几何配置，从而减小定位误差。

可以使用卫星信噪比、可视卫星数等指标来优选卫星，并避开存在遮挡物的区域。

误差影响定位精度10-30 m接收机天线相位中心的偏移和变化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改正后的观测值=原始观测值+模型改正•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消除或消弱各种误差影响的方法②消除或消弱各种误差影响的方法③•参数法–原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来–适用情况：几乎适用于任何的情况–限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计消除或消弱各种误差影响的方法④•回避法–原理：选择合适的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响–适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。

–所针对的误差源•电磁波干扰•多路径效应–限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性6.1 GPS测量误差分类及对距离测量的影响与信号传播有关的误差与卫星有关的误差与接收机有关的误差其它误差•对流层折射•电离层折射•多路径效应•星历误差•卫星钟差•相对论效应•接收机钟差•位置误差•天线相位中心的偏差及变化•各通道间的信号延迟误差•地球潮汐1.5-15m1.5-15m1.5-5m1. m6.2 与信号传播有关的误差电离层折射对流层折射多路径误差电离层中的气体分子由于大气折射效应）利用电离层改正)(2cos P T t P-π∑3ϕαDC =5ns T P =14hαn 和βn ：由导航tropion N δρδρλ++- 6.2.2对流层折射▪离地面高度40km 以下的大气层，是一种非电离大气层。

卫星导航接收机定位误差分析摘要：卫星导航接收机主要功能是进行位置结算为用户提供精确位置信息，同时兼具授时功能。

定位精度是导航接收机最为重要的一项指标，定位精度越高说明接收机解算出的位置坐标与接收机当前真实位置坐标之间的差距就越小。

影响卫星导航接收机定位误差的因素主要有三个方面，分别是卫星相关误差、空间传播相关误差以及用户设备误差。

本文针对不同情况下的卫星导航接收机的误差进行分析和总结，并且给出了一些可行的误差处理对策。

关键词：卫星导航；接收机；误差分析1、卫星导航接收机定位误差分析1.1、卫星相关误差分析卫星星历主要用于描述导航星的特定位置及其在宇宙中的空速。

卫星星历也可以称为两行轨道数据，具体来说，其是一种表达式，主要用于对描述卫星的具体位置以及飞行速度。

卫星星历在在卫星时间、坐标以及方位等等多个数值的测定上，需要结合开普勒定律，在多年的应用中已经形成了较高的精度。

卫星星历是由地面监控站跟踪监测卫星来求得的，但是卫星在运行时，会受到多个摄动力的影响，但是仅仅应用地面监控站又不易测定其中的作用规律，所以这样看来，星历预报也会产生一定的误差。

星历计算过程中所产生的卫星空间位置和实际位置之间的差距则是卫星星历误差，也可以称为时钟钟差。

1.2、信号传播误差（1）电离层误差。

电离层是指距离地面60千米或以上的大气层，这部分大气大多处于电离状态，所以存在大量的电子和离子，会影响到无线电波传播速度，从而出现折射以及反射问题。

卫星的信号在通过电离层时，信号路径会出现一定的扭曲，相应地，传播和速度也无法完全维持原样，所以信号的传播时间并不能完全代表距离，这样引起的误差就称为电离折射层误差。

（2）对流层误差。

对流层是指高度为40km以下的大气，对流层构成了大气质量的绝大多数，质量大约占据了99%。

该区域的大气密度高，运行情况也较为复杂，所以信号传播速度以及路径都会造成一定的影响。

1.3、接收机设备的误差卫星导航系统要求导航星座和导航接收机之间的时钟也必须同步，两者之间的差称为接收机的时钟差。

GPS接收机伪码测距方法及误差分析夏俊【摘要】根据全球定位系统(GPS)的信号特点,介绍了GPS接收机利用L1频段C/A码进行伪码测距的原理和方法,提出了一种简单、易行的位同步环设计方法,并与传统设计方案进行了对比.最后,对影响伪距测量值的因素进行了讨论,给出了误差计算的方法,分析了对测距精度的影响.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)008【总页数】4页(P26-29)【关键词】GPS接收机;伪码测距;位同步;电路设计;误差分析【作者】夏俊【作者单位】成都天奥信息科技有限公司,成都,611731【正文语种】中文【中图分类】P228;V5561 引言全球定位系统(GPS)的不断完善使得GPS接收机在导航定位中得到了广泛的应用。

要实现导航定位，必须获得卫星到接收机的距离。

GPS通过测量信号从位置已知的发射源(卫星)发出至到达用户接收机所经历的时间，乘以信号的速度(光速)，便得到从发射源到接收机的距离[1]。

GPS卫星信号包含有数据码D(t)、测距码(C/A码和P码)和载波(L1和L2)3种成分。

C/A码是伪码，码的速率是1.023 MHz，码长1 023位，周期为1 ms。

C/A 码具有很好的自相关性和很弱的互相关性，每一颗卫星有一种固定的C/A码。

接收机可以利用码的自相关性和互相关性对不同的卫星信号进行接收。

导航电文，即包含导航信息的数据码，是二进制编码文件按规定格式组成的数据帧，有严格的时间标记。

根据GPS卫星信号的特点，利用伪随机码的相关技术测距，实现比较简单，被广泛采用。

本文阐述了GPS接收机伪码测距原理，介绍了测距方法，详细分析了伪码测距的误差。

实际应用证明，本文提出的伪距测量方法相比传统方法更简单、便捷。

2 伪距的测量2.1 伪距定义到卫星i的伪距(单位m)定义如下：ρi=c[TR(n)-TTi(n)](1)式中，c=299 792 458 m/s为光速，TR(n)表示与GPS接收机时钟第n历元相对应的接收时刻(单位s)；TTi(n)表示基于卫星i时钟的发射时刻(单位s)。