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GPS定位系统在测绘中的误差与校正方法导言随着科技的不断发展，全球定位系统（GPS）在测绘领域中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于多种原因，GPS定位系统在测绘过程中可能存在一定的误差。
了解这些误差以及相应的校正方法对于确保测绘结果的准确性至关重要。
误差来源GPS定位系统在测绘过程中的误差可能来自多个方面，包括天线高度、大气延迟、多径效应、钟差、轨道误差等等。
这些误差源可以归结为系统误差和随机误差两类。
系统误差是由于GPS系统本身的特点或者用户设备的特殊性引起的，例如天线高度误差可能导致信号衰减，从而影响定位精度。
解决系统误差主要依赖于设备的校正和改进。
随机误差是由于环境和人为因素而引起的不可预测的误差。
这些误差通常是临时性的，难以完全避免。
然而，通过采用合适的数据处理方法和统计模型，可以在一定程度上减小随机误差对测绘结果的影响。
误差校正方法1. 信号补偿信号补偿是校正GPS定位系统误差的一种常见方法。
例如，大气延迟是导致定位误差的一个主要因素。
通过测量大气延迟并进行相应的补偿，可以显著提高定位精度。
这可以通过使用大气模型和天气观测数据来实现。
2. 数据处理技术数据处理技术对于校正GPS定位误差也起着至关重要的作用。
其中，差分定位是一种常用的技术。
差分定位利用有两个接收机，一个处于已知位置的参考站点，另一个处于测量位置的流动站点。
通过对两个接收机接收到的信号进行比较，可以得到一个差分修正值，从而消除了两个接收机之间的共同误差。
此外，数据滤波技术也可以被用来减小随机误差的影响。
数据滤波可以通过使用滤波器对收集到的数据进行处理，去除异常值和噪声，从而提高定位精度。
3. 多系统融合多系统融合是另一种校正GPS定位误差的方法。
目前，除了GPS系统外，全球导航卫星系统（GNSS）还包括其他系统，例如格洛纳斯（GLONASS）和伽利略（Galileo）。
通过使用多个系统提供的定位信息，可以显著提高定位精度并减小误差。
第３９卷第２期２０１４年２月武汉大学学报·信息科学版Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｗｕｈａｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３９Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１４收稿日期：２０１３－０６－２３项目来源：国家自然科学基金资助项目（４１０７４００８）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（２０１２０１４１１１００２５）；国家９７３计划资助项目（２０１２ＣＢ９５７７０１）；国家８６３计划资助项目（２０１２ＡＡ１２Ａ２０２）；武汉大学博士研究生自主科研项目基金资助项目（２０１１６１８０２０２０００１）。
第一作者：陈德忠，博士生，主要从事高精度ＧＮＳＳ数据处理研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｄｚ１９９９＠ｑｑ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．１３２０３／ｊ．ｗｈｕｇｉｓ２０１２０７１９文章编号：１６７１－８８６０（２０１４）０２－０１４７－０５基于观测值域的ＧＰＳ多路径误差应用分析陈德忠１ 叶世榕１ 刘炎炎１ 刘 郑１１ 武汉大学卫星导航定位技术研究中心，湖北武汉，４３００７９摘 要：基于观测值域双差残差恒星日滤波方法消除多路径误差，利用事先计算的前一天观测卫星双差残差并进行去噪处理，根据各自卫星周日重复性改正到第二天对应时刻的双差观测方程中，得到剔除多路径误差后的“干净”双差观测值，最后解算基线信息。
试验结果表明，与常规基于坐标域恒星日滤波相比，该方法在平面方向的精度可提高２３％，且高程方向也有一定程度的提高。
关键词：形变监测；观测值域；ＧＰＳ；多路径误差中图法分类号：Ｐ２２８．４１ 文献标志码：Ａ 在ＧＰＳ短基线数据处理中，接收机和卫星钟差、对流层延迟和电离层延迟等主要误差源都具有较强的空间相关性，通常采用双差处理模式消除或削弱其影响。
但与站点环境相关的多路径误差不具有空间相关性，无法采用差分模式消除其影响，已成为提高ＧＰＳ定位精度与可靠性的瓶颈［１］。
在一定条件下，多路径误差最大值为信号波长的１／４［２］，在高精度工程应用中必须消除其影响。
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。
GPS测量误差因素分析与消除措施摘要：目前，科技的进步带动了诸多新技术的发展，GPS也不例外。
因其优越性被广泛应用于各行各业中，尤其是工程建筑领域。
然而，在实际的应用中也暴露出诸多问题，倘若人员没有按照规定操作就会导致GPS测量误差情况发生，进而严重影响工程整体质量。
对此，技术人员应不断提高自身能力，加强理论学习，并将理论熟练应用到实际操作中，尽可能减少GPS测量误差。
基于此，本文主要探讨GPS测量误差因素及解决措施，从不同角度展开分析，提出优化策略。
关键词：GPS测量误差；因素分析；消除策略；路径探析引言：GPS定位技术是当今应用最广泛也是最普遍的新型技术之一，主要分为绝对定位与相对定位，而两种定位方式又是根据参考位置决定的。
GPS技术的出现为各领域发展指明了方向，使其突破了传统发展局面，朝着智能化、现代化方向迈进。
但由于GPS定位误差问题大大降低了工作质量，无法确保数据的准确性。
因此，为了避免上述问题发生，应加强对GPS技术的优化力度，从而满足发展需求。
一、GPS定位技术主要概述GPS具有高精度、全天候监测特点，由空间部分、用户设备和地面监测三大部分组合而成。
之所以受到各领域的喜爱，是因为GPS地面监测系统能全程观测到分布均匀的卫星，同时，GPS的抗干扰性较强。
在具体的应用中，首先确定好所要观测的参考点，之后根据用户设备追踪卫星，接收卫星发出信号。
为了减少GPS的测量误差，可以采用数学模型等方式。
二、GPS测量误差原因分析1、与卫星有关误差GPS所接收的信息全部由卫星以编码形式传输，在具体的定位中，无论哪种观测，都需要卫星与地面监测点保持同步。
虽然卫星上设置了相对精确的原子钟，但依旧无法避免误差产生。
之所以产生误差是因为卫星星历，确定卫星空间位置是根据地面测量其运行轨道而定，误差大小取决于精度等方面。
除此之外，还有相对论效应引起的误差，当卫星钟与接收设备不同步时，就会出现相对误差情况发生[1]。
全球定位系统测量的误差分析与校正方法全球定位系统（Global Positioning System, GPS）是一项广泛应用于航海、航空、交通、军事等领域的全球导航卫星系统。
然而，由于各种因素的影响，GPS测量的定位结果可能存在一定的误差。
因此，进行误差分析与校正是提高GPS定位精度的关键。
本文将从GPS接收机误差、大气延迟误差和卫星系统误差三个方面探讨全球定位系统测量的误差分析与校正方法。
GPS接收机误差是GPS定位误差中的一个重要组成部分。
接收机的硬件和软件设计不尽相同，从而导致接收机的性能差异。
常见的误差包括钟差误差、多路径效应误差和接收机噪声误差。
钟差误差是由于接收机内部的时间标准与卫星时间标准之间存在微小差异而产生的。
解决方法可以通过接收机校准或使用精密钟件进行补偿。
多路径效应误差是由于信号在传播过程中发生反射或折射而导致的，造成接收机接收到多个信号，产生干扰和延迟。
采用天线切换、消除阴影区域或利用接收机软件滤波等方法可以减小多路径效应误差。
接收机噪声误差是由于接收机自身电路和放大器的噪声引起的，可以通过接收机硬件的升级或降低接收机工作温度来减小。
大气延迟是导致GPS定位误差的另一个主要因素。
GPS信号传播过程中，会受到大气层的影响，引起信号的传播速度变化，从而导致定位误差。
大气延迟误差主要包括对流层延迟和电离层延迟。
对流层延迟是由于大气中不同折射率导致信号传播速度的变化，可以通过接收机观测多颗卫星来消除对流层延迟误差。
电离层延迟是因为电离层中自由电子的存在导致信号的相位发生变化，采用双频接收机的技术可以减小电离层延迟误差。
卫星系统误差是GPS定位误差的另一个重要组成部分。
卫星时钟误差、星历误差和卫星几何分布误差都会对GPS定位结果产生影响。
卫星时钟误差是由于卫星时钟的不精确造成的，可以通过接收机观测多颗卫星进行校准。
星历误差是由于卫星轨道参数估计不准确而导致的，可以使用差分定位或采用改进的星历算法来消除。
GPS误差分析及校正GPS误差分析及校正摘要：GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性，因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。
本文阐述和分析了全球定位系统（GPS）的基本结构、测量原理和GPS卫星定位误差，提出了有效地针对GPS误差所应采取的措施。
关键词：GPS 误差分析误差校正1.GPS原理全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。
GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用，别且在其他各个领域使用广泛。
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成；GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成；GPS 用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。
2.GPS测量误差的分类GPS测量是利用接收机接受卫星播发的信息来确定点的三维坐标。
影响测量结果的误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。
GPS测量误差按其生产源可分3大部分：GPS信号的自身误差，包括轨道误差（星历误差）和SA，AS影响；GPS信号的传输误差，包括太阳光压，电离层延迟，对流层延迟，多路径传播和由它们影响或其他原因产生的周跳；GPS接收机的误差，主要包括钟误差，通道间的偏差，锁相环延迟，码跟踪环偏差，天线相位中心偏差等。
GPS变形监测中误差的处理变形是自然界普遍存在的重要现象，GPS变形监测能够对变形体（如桥梁、矿区地表塌陷区、露天矿坑边坡等）进行监测，分析其内在规律。
影响GPS变形监测准确度因素有很多，本文就GPS变形监测中的误差问题及解决方法进行探讨，目的是减弱或消除其在变形形监测中的影响，从而优化施工模式。
标签：GPS 变形监测系统误差处理方法小波分析1 GPS 变形监测的定义及其应用的意义变形是物质的一种特性，变形体会在负荷的情况下发生位置或者形状的改变，具有极大的不确定性。
物质一定程度的变形是被允许的，但如果超出安全值的范围那后果是十分严重的，比如火山爆发，山体滑坡的重大自然灾害都是由于岩石形变造成的。
变形监测简单来说就是利用专业的仪器、采取适当的方法，定期对物质进行检查和观测，通过得出的观测数据进行变形分析，寻找规律，提前做好防范措施。
GPS监测技术是一种全新的现代空间定位技术，已经被运用于多方监测并且建立了GPS监测网，在未来的一段时间GPS监测会逐渐取代常规电子测量仪器监测，应用领域不断扩大。
现在的GPS监测技术已经能够满足水平位移方面的监测要求，但是在高程测量的精度方面，则遇到了难题。
2 GPS 测量的几个误差源的分类GPS监测系统是一个庞大的系统，因此它的误差组成也是多方面并且复杂的，它受到发射卫星、接收器等仪器的直接影响；而且在要求高精度测量时，我们还要考虑到地球自身运动等。
根据研究的方向不同，我们对误差的分类页不尽相同。
如若是根据误差的性质分类，我们会将其分为系统误差与偶然误差两种；如若是根据误差对测量结果的影响，我们可以将其分为噪声误差、偏差和偶然误差三种。
下面主要对根据性质的误差分类进行探讨：（1）GPS变形监测中存在的系统误差：系统误差的原因来源主要有4个方面：1.卫星星历误差；2.卫星轨道偏差；3.卫星、接收机钟差；4.信号的传播误差。
系统误差的产生是有着一定规律性的，我们可以根据误差出现的原因采取具体的措施加以减弱或是消除。
全球定位系统导航算法优化与误差分析全球定位系统（GPS）作为一种全球性卫星导航系统，广泛应用于车辆导航、航空航天、地理测量和物流等领域。
然而，由于各种环境因素和技术限制，GPS导航算法存在一定误差。
因此，优化GPS导航算法并进行误差分析是提高导航定位精度和可靠性的关键研究方向。
一、GPS导航算法优化1. 多路径效应的优化多路径效应是GPS定位误差的一个主要来源，主要由卫星信号在衍射和反射时的路径延迟引起。
为了减小多路径误差，可以采用以下优化策略： - 增加接收机的天线高度，使其不易接收到反射信号。
- 使用抗多路径的天线或增加滤波技术，抑制掉多路径信号。
- 利用多天线阵列接收信号，通过信号处理算法消除多路径效应。
2. 定位算法的优化GPS定位算法主要包括传统的PVT（位置-速度-时间）算法和增强型定位算法（例如差分GPS和扩展卡尔曼滤波器等）。
为了提高定位算法的性能，可以采用以下优化方法：- 引入更精确的地球模型和构建更准确的卫星位置和钟差模型。
- 加入其他传感器数据，如惯性测量单元（IMU），来提供更准确的定位结果。
- 优化卫星选择策略和接收机的天线姿态控制，以选择可见卫星并增加解算精度。
3. 系统时钟误差的优化系统时钟误差是导航精度的主要限制因素之一，主要包括卫星钟差和接收机钟差等。
为了减小时钟误差对定位的影响，可以进行以下优化： - 主动校准系统时钟，通过收集其他时间参考源的数据进行时钟校准。
- 接收仪器采用更精密的时钟，如使用铯钟或氢钟。
- 设计时钟同步机制，实现卫星和接收机之间的时钟同步。
二、GPS导航算法误差分析1. 建立误差模型为了对GPS导航算法的误差进行分析，需要建立误差模型。
一般来说，GPS导航算法的误差包括以下几个方面：- 定位误差：由于信号传播延迟、钟差、多路径效应等因素引起的定位误差。
- 速度误差：由于跟踪误差、测量误差等因素引起的速度误差。
- 时间误差：由于GPS卫星钟差、接收机钟差等因素引起的时间误差。
GPS测量中的常见误差分析与控制方法GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是基于卫星导航的定位技术，广泛应用于航海、地质勘探、测绘等领域。
然而，在实际使用中，GPS测量中常常存在误差，这些误差可能会影响测量结果的准确性与可靠性。
因此，对GPS测量中的常见误差进行分析与控制是非常重要的。
首先，我们来分析GPS测量中的常见误差类型。
主要的误差类型包括：天线相位中心偏移误差、信号传播速度误差、多径效应、大气延迟误差和钟差等。
下面我们一一进行分析：1. 天线相位中心偏移误差：天线作为GPS接收机的输入端，如果天线的相位中心与接收机定位点不重合，就会引入相位中心偏移误差。
这会导致测量结果在高程方向上产生偏差。
为了控制这种误差，可以通过校准天线相位中心来减小误差的影响。
2. 信号传播速度误差：GPS测量是基于接收到卫星发射的信号来计算距离的，而信号传播速度的误差会导致距离测量的偏差。
这主要与大气密度、温度和湿度等因素有关。
为了减小这种误差，常见的方法是采用差分GPS技术，通过同时观测一个已知坐标点上的控制接收机与流动接收机接收到的GPS信号，从而减小误差的影响。
3. 多径效应：多径效应是指GPS信号到达接收机时，除了直射路径外，还经过了其他路径的反射导致信号时间延迟。
这会导致距离测量的误差。
为了控制多径效应，可以选择开阔的测量环境，避免信号反射，或者采用自适应滤波等技术来抑制多径干扰。
4. 大气延迟误差：大气延迟误差主要是指GPS信号在穿过大气层时，由于大气折射效应而导致的误差。
这会引起距离测量的偏差。
为了减小大气延迟误差的影响，通常可以通过接收多个卫星信号来进行差分定位，从而减小误差的影响。
5. 钟差：GPS测量中的时钟误差会导致卫星与接收机之间的时间差量测量的误差。
为了控制钟差误差，可以利用差分技术进行校正，或者采用精密的时钟来减小误差。
综上所述，针对GPS测量中的常见误差，我们可以采取一系列措施来进行误差的分析与控制。
GPS测量中误差控制的技巧与要点GPS测量是现代导航和定位领域中不可或缺的工具。
然而，在实际应用中，由于各种因素的影响，GPS测量结果往往存在一定的误差，因此我们需要掌握一些技巧和要点来有效地控制这些误差。
首先，对于GPS测量来说，环境因素是一个重要的误差来源。
在室外测量时，天气条件、地形和建筑物等因素都会对GPS信号的传播和接收造成干扰。
因此，在选择测量点时，需要避开高楼大厦、密集的树林、山谷等遮挡物，并且选在天气较好的时候进行测量，以减小这些因素对结果的影响。
此外，为了降低多路径效应带来的误差，可以选择站点较高的位置进行测量。
其次，接收机的选择和设置也会对测量结果产生影响。
在实际操作中，应选择具有较高信号接收灵敏度和抗多路径效应能力的GPS接收机。
同时，接收机的设置也需要合理调整，包括更新率、观测时间、信噪比阈值等参数，以确保测量过程中信号的稳定性和可靠性。
在数据处理过程中，我们首先需要进行数据预处理，以剔除一些明显的异常值和误差。
例如，可以利用差分定位的方法，通过同时观测基准站和待测站的数据，减少大气延迟等误差的影响。
此外，还可以利用精密星历数据和卫星轨道改正数据来提高测量结果的精度。
在精度控制方面，我们需要根据实际需求选择适当的数据处理方法。
如果只需要获得相对坐标，可以采用相对定位方法，通过基线解算得到测站之间的相对位置关系；如果需要获得绝对坐标，需要加入已知控制点来进行绝对定位。
此外，在进行相位观测时，需要注意避免周跳现象的发生，可以通过接收机的电离层改正和粗差探测等方法来解决。
此外，在测量过程中，还需要注意一些业务上的要点。
比如，在进行同步观测时，可以采用双频观测的方法，以减小电离层延迟的影响。
同时，还需要注意数据质量的评估和控制，比如通过观测数据的残差分析、数据精度评定等方法来评估测量结果的可靠性和精度。
综上所述，控制GPS测量误差的技巧和要点有很多，包括选择适当的测量点、合理设置接收机参数、进行数据预处理和精度控制等。
卫星导航定位系统中的误差分析与校正卫星导航定位系统是一种广泛应用于航空、航海、军事、交通、测绘等领域的技术。
它利用全球定位系统（GPS）和其他卫星导航系统，通过接收多个卫星信号来确定位置、速度和时间信息。
然而，由于各种因素的影响，卫星导航定位系统在实际应用中会出现一定的误差。
因此，在实际使用卫星导航定位系统时，需要对误差进行分析和校正，以提高定位的精度和准确性。
首先，我们来分析卫星导航定位系统中可能出现的误差来源。
主要的误差来源可以分为以下几类：1.卫星误差：卫星本身的位置和时钟精度可能存在误差。
这些误差可能是由于卫星运动的不确定性、卫星时钟的不稳定性等造成的。
卫星误差的大小会直接影响到定位的准确性。
2.接收机误差：接收机的硬件和算法也可能引入误差。
例如，接收机的天线可能会受到天线阴影、多径效应等因素的影响，导致接收到的信号失真。
此外，接收机的算法也可能存在一定的误差。
3.大气误差：大气层对于卫星信号的传播会引起信号的传播速度变化和折射效应，从而产生定位误差。
大气误差的大小与天气条件、地理位置等因素有关。
4.多路径误差：多路径效应是指卫星信号在到达接收机时经过多个路径传播，导致接收到的信号中存在多个信号的叠加。
这会引入额外的误差，特别是在城市等有高楼大厦的地区。
了解了卫星导航定位系统中可能出现的误差来源，接下来我们来讨论误差的分析和校正方法。
1.数据处理与滤波：在定位系统中，经常使用最小二乘法等方法对接收到的原始数据进行处理和滤波。
可以使用多项式拟合等方法来估计卫星位置和时钟误差，进而进行误差校正。
2.差分定位：差分定位是一种常用的误差校正方法。
它通过同时接收基准站和移动站的信号，利用基准站提供的已知位置信息，对接收到的信号进行差分处理，进而校正定位误差。
3.电离层校正：电离层是大气层中带电粒子的层，对卫星信号的传播会产生一定影响。
可以使用电离层数据和模型来校正电离层引起的定位误差。
4.多路径抑制：多路径效应是导致定位误差的一个重要原因。
水下地形测量的GPS误差控制对策水下地形测量是指在水下环境中，利用GPS技术对水下地形进行测量和定位。
由于水下环境复杂多变，水下地形测量的GPS误差控制成为了一个重要的问题。
本文将从水下地形测量中GPS误差的原因、影响以及对策方面进行分析和探讨。
一、水下地形测量中GPS误差的原因1. 信号传输路径受阻由于水的折射作用，GPS信号在水下传输路径受阻，导致信号传输的损失和延迟，从而影响GPS测量的精度。
2. 水下多路径效应水下环境中存在大量水下结构、岩石等物体，GPS信号在传输过程中会发生多次反射，导致多路径效应，造成信号的混叠和衰减，影响GPS定位的准确性。
3. 水下环境干扰水下环境中存在海浪、海流等干扰因素，这些因素会对GPS信号的传输和接收造成干扰，进而影响GPS测量的精度和稳定性。
1. 测量精度下降GPS误差会导致水下地形测量的精度下降，影响测量结果的准确性和可靠性。
3. 测量成本增加由于GPS误差导致测量精度下降和稳定性降低，可能需要增加测量设备和费用，从而增加测量成本和投入。
1. 优化GPS测量设备通过优化GPS测量设备的硬件和软件，提高信号的传输和接收性能，降低GPS误差的影响。
2. 加强水下环境管理加强水下环境的管理和维护工作，减少水下结构、岩石等物体对GPS信号传输的干扰，降低多路径效应的影响。
3. 开展水下地形测量前的地质勘探在进行水下地形测量前，开展地质勘探工作，了解水下地形的情况和特点，为GPS测量提供准确的参考和依据。
4. 采用多传感器融合技术采用多传感器融合技术，将GPS和其他传感器的数据进行融合和处理，提高水下地形测量的精度和稳定性。
5. 加强数据处理和分析加强对GPS测量数据的处理和分析工作，充分利用数据处理软件和算法，减小GPS误差的影响，提高水下地形测量的可靠性和准确性。
6. 强化人员培训和管理加强水下地形测量人员的培训和管理工作，提高人员的技术水平和责任意识，保障GPS测量工作的质量和稳定性。
GPS主要误差源及补偿方法学院：电子信息工专业年级：自动130姓名：熊宇学号1321205时间20101小组：熊峰、熊宇豪、张GP主要误差源及补偿方GP测量误差按其生产源可大部分：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差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差关键词GP，误差源GP观测中的误差分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、接收机线相位中心位置误差另外在进行高精GP测量定位进行地球动力学等方面的研，通常还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GP测量定位时的主要误差源1．2、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。
例如，多路径效应误差的影响是比较复杂的，这与观测站周围的环境有很大的关系。
GPS定位误差的产生原因分析与减小方法导言全球定位系统（GPS）已成为现代社会中广泛应用于导航、地理测量和定位等领域的重要技术。
然而，在使用GPS时，我们常会遇到定位误差的问题。
本文将分析GPS定位误差产生的原因，并探讨减小定位误差的方法。
一、多普勒效应引起的频率偏移误差GPS定位是通过接收来自卫星的信号并测量其到达时间来确定位置的。
然而，卫星和接收器之间的运动会引起多普勒效应，导致接收器测量的信号频率偏离真实频率。
这会导致接收器估计的距离与实际距离之间存在误差。
为了减小多普勒效应带来的误差，可以采用快速信号处理算法和精确的频率模型来纠正频率偏移。
二、大气延迟引起的距离误差GPS信号在穿过大气层时会受到大气延迟的影响，从而导致接收器估计的距离与实际距离之间存在偏差。
大气延迟主要由电离层延迟和对流层延迟组成。
为了减小大气延迟带来的误差，可以通过使用多频信号进行差分定位、引入大气误差模型进行修正以及使用增强的大气改正模型来提高定位精度。
三、钟差引起的时间误差卫星和接收器的时钟不可能完全同步，这会导致接收器估计的时间与实际时间之间存在差异。
这个差异会引起接收器估计的距离与实际距离之间的误差。
为了减小时钟差带来的误差，可以使用差分定位技术来修正时间误差，并利用接收器内部的时间校准机制来提高时钟的准确性。
四、多径效应引起的信号衰减误差当GPS信号在传播过程中发生反射或折射时，会产生多径效应，导致接收器接收到的信号变弱或出现多个传播路径，从而影响定位精度。
为了减小多径效应带来的误差，可以采用抗多径干扰技术，如采用天线阵列、时延估计和信号处理算法等来抑制多径干扰。
五、精度限制引起的测量误差GPS接收器自身的精度限制也会导致定位误差。
接收器的硬件设计和信号处理算法的精度限制都会影响最终的定位精度。
为了减小精度限制带来的误差，可以采用高精度的接收器硬件设计和先进的信号处理算法，以提高定位的准确性。
六、综合多种减小误差方法为了进一步提高GPS定位的精度，可以综合应用上述减小误差的方法。
GPS多路径误差处理南京信息工程大学资源环境与城乡规划管理系，南京 210044摘要：多路径效应是GPS测量中一种主要的误差源,严重损害了GPS的测量精度。
文中就多路径效应对GPS测量误差的影响,分析多路径效应产生的原理和一些特征,介绍消除或减弱多路径误差的方法措施。
重点分析利用信噪比削弱多路径误差的方法,该方法从接收机接收的信噪比中分离多路径信号成分和直达信号成分,得到多路径对直达信号的影响量,通过改正相位观测量,从而达到消除或减弱多路径误差的目的。
关键词：GPS多路径误差、处理方法、信噪比1 引言随着近距差分GPS和民用GNSS系统的发展在各项误差源中,卫星星历误差,对流层、电离层延迟误差,接收机误差等都可以通过模型改正或双差进行消除或者削弱, 动态定位精度已可达亚米级,因此环境影响引起的误差,尤其是多路径误差就成为影响高精度定位和授时的重要因素之一。
对于一般的接收机来说,多路径信号对直视信号是一种干扰,因为多路径信号比直视信号经过了更长的路径才到达接收机,所以到达接收机时的多路径信号不论是载波相位还是码相位都和直视信号不一样,接收机对直视信号和多路径信号的混合信号进行捕获和跟踪,自然会产生误差,尤其是码相位,码相位误差最终会导致伪距误差,所以一般的接收机都会采取一定的抗多径手段来消除多径干扰。
目前,对GPS接收机多路径干扰的研究,主要切入点有:(1)射频前段,通过有效设计以提高天线增益,如扼止环(choke ring)天线;(2)事后数据处理,主要用于差分GPS领域和RTK中;(3)接收机内部信号处理。
接收机内部的处理技术可以消除短时延多路径干扰和长时延多路径干扰,是研究GPS接收机抗多路径的重点。
2 多路径误差的产生机理2.1多路径误差概念及特性一般情况下,除了直接的GPS信号外还有经测站周围各种介质如地表建筑物等一种或多种反射信号进入接收机天线,由于反射信号的振幅远小于正常信号,迭加的结果是使接收信号有一附加干涉延迟,使观测值偏离真值。
由多路径误差产生的机理可以看出,多路径效应与卫星相对于天线的空间关系以及天线周围的地物环境有关。
经过一系列的研究和实验,发现多路径效应是:1)多径误差包括常数性和周期性两部分常数部分取决于天线周围的具体环境,属于系统误差,无法削弱和消除;周期性部分可以通过延长观测时间得以削弱或消除。
多路径效应在各站之间没有相关性。
2)多路径误差影响码观测值和载波相位观测值多路径效应对伪距观测值的影响可达几十米,比对载波相位观测值的影响通常大两个数量级。
在高反射环境下,多径误差常常导致信号失锁,许多周跳就是由于多路径误差引起的。
无论是码观测值还是载波相位观测值,都受多路径误差的影响,其中码观测值的多路径影响更为复杂。
其误差大约是载波相位多路径影响的几百倍。
3)多路径效应的大小与卫星仰角有关,卫星仰角越低,影响就越大。
4) 在静态的测量中,多路径误差对伪距观测的影响在良好条件下约为1.3 m,在反射很强的环境条件下约为4~5 m,严重时还将引起信号失锁。
多路径效应对载波相位观测值的影响造成相位偏差,给距离观测带入大约5 cm的显著周期性偏差,而高程影响可以达到±15 cm。
2.2多路径误差模型下面只考虑有地面反射的情况:从卫星发出的信号到达GPS接收机A的天线时,有直接信号,也有天线周围地物反射来的间接信号,同直接信号相比,反射信号的路程增加了(D1+D2),由图1所示。
D1=D2cos(π-2ε)=-D2cos(2ε)(1)D2=H/sinε(2)其中,ε为卫星高度角,H为天线至地面的高度。
图1多路径误差示意图所以反射信号比直接信号多经过的路程为:D=2Hsinε(3)因此可以推算得反射信号与直接信号之间的相位差θ为:θ=2πλD =2πλ2Hsinε=4πHsinε/λ(4)3多路径处理方法3.1天线接收方面的处理方法在天线接收方面的处理技术主要是使用各种方法将原始信号和反射信号分离出来,达到削弱多路径效应的目的。
1)选择合适的天线站址多路径效应不仅与(4)式中的各项参数因素有关,也与天线周围的建筑物和环境因素有关,选择合适的站址时需要考虑以下因素:①实际工作中应选择点位周围高度角10°~15°以上无障碍物、无高压线的环境,但是实际测量中并不是能完全按照理想环境进行选择;②测站应离开高层建筑物、湖面或枝叶茂密的树林等能产生反射不利信号的地区,远离GPS 信号干扰源;③观测时,人也不应走近并高于天线。
2)天线加装抑径盘和扼流圈所谓抑径盘,指的是在天线底部加装一个扁平圆盘,它的半径可以通过r =h /sinZ计算。
但是单纯利用抑径盘,并不能达到很好的效果,因为反射信号会在抑径盘表面形成明显的衍射波,衍射波会在天线内部进行传输。
国内的高玉平、刘子懿等人针对501天线,制作了带扼流圈和抑径盘的天线。
501天线是用于综合原子时项目中的单频接收机的GPS天线,扼流圈是带多个圆环形凹槽的圆盘,当凹槽的深度略大于观测信号波长1/4时,可以阻止衍射信号在其表面进行传播。
实验证明,改进的接收机天线即带扼流圈的天线,可以明显改善接收机的抗干扰能力,可以有效削弱多路径效应的影响。
另外,对于固定位置进行长期信号观测也可以削弱多路径效应。
3.2接收机的改进方法孙淑光进行了基于窄相关技术的GPS接收机多径误差分析窄相关技术是使迟早信号超前、滞后准时信号的上升沿和下降沿,当多路径信号的时延超过1/2码宽时,可部分屏蔽掉多路径误差;邵连军、王泽民等人研究了消除多路径效应的DBF算法在GPS接收机部分的应用, DBF天线是由一组独立天线组成的活性阵列,它将各单元接收的信号先进行A/D转换,然后再进行DBF算法处理,这样可以削弱或消除多路径效应。
4多路径效应的消减方法4.1 一般方法目前解决多路径误差的方法大致可分2类:硬件设计和事后数据处理。
硬件设计主要集中在对天线构造的改良和对接收机内部载波跟踪环、延迟锁定环性能的改进。
而对于大多数用户来讲,解决多路径误差的方法主要集中于从事后数据处理的角度入手。
在存在恶劣多路径的环境下,多路径测量的误差可达到米级。
如果多路径效应不解决,就不可能得到高精度的测量结果。
常用的削弱多路径效应的方法有:1)选择合适的站址。
GPS测站应远离大面积平静的水面,不宜建在山坡、盆地或金属矿区等地,这些地区会引起强烈的反射信号。
另外,GPS测站不应选择在高层建筑物附近及具有电磁波强辐射源的地方。
2)接收机。
多路径误差在很大程度上取决于接收机的设计方案。
若给定一组多路径参数,相干延迟锁相环(DLL)的平均多路径误差比非相干延迟锁相环(DLL)的小。
当多路径的相对相位变化率与码跟踪环带宽相比很大时,相干(DLL)误差确实平均为零。
3)采用相关器窄间隔的技术。
在非相干DLL中采用超前和滞后相关器窄间隔的方法。
利用小部分的相关函数(在峰值周围)来构成鉴相器,可使最大多路径误差减少10倍,并可完全消除相对延迟大约在一个码位或更大的多路径。
4)采用抗多路径天线。
在某些天线设计中,通过增益方向图的赋形,使天线自身具有部分多路径抑制性能。
当用户天线离地面有一定高度时,来自导航星的直达信号都从天线的主瓣上入射,而由地面反射的多路径干扰主要从天线的旁瓣入射,基于直达信号与多路径干扰的到达角不一样,使用抗多路径天线是一种比较简单的方法。
5)采用空域和时域自适应天线阵列。
多路径干扰随空间和时间的变化而在不断的变化,用单一的抗多路径天线空域处理或自适应滤波的时域处理方法都难以获得理想效果,结合空域和时域2个方面的思想,用时空自适应阵列处理应是较好的选择。
不过由于GPS接收机的低本、机动性和多通道同时接收的特殊要求,目前看到的仅仅是一些简单的、易于实现的时空组合处理方法。
6)采用加权几何精度因子选星的方法。
采用加权几何精度因子选星方法并采用定位误差方差最小原则,构造不同加权的GDOP值,尽量不用那些多路径误差可能相对较大的观测方程。
这种方法可以明显减小多路径对定位误差的影响。
综合定位误差可减小到原有的三分之一以下。
7)多路径估计技术和多路径估计延迟锁定环技术。
多路径估计技术是采用接收机接收的信号的自适应函数的斜率来估计在多路径环境下码对于直达信号的相位延迟,从而减少多路径对观测的影响。
而延迟锁定环技术是应用极大似然估计的方法来非线性拟合多路径误差的振幅、相位和延迟等参数。
4.2 利用信噪比消除多路径误差的方法信噪比(SNR)是指接收的载波信号强度与噪声强度的比值。
大多数的接收机将SNR表示成C/No,单位:dB-Hz。
其主要受天线增益参数、接收机中相关器的状态、多路径效应3个方面的影响。
当卫星信号发生多路径效应时,卫星信号质量将会降低,SNR值将随之发生变化。
由于信噪比与相位残差相比,对天线姿态有较小的敏感性,则可以通过对每颗卫星接收信号的信噪比率(SNR)进行分析,从而估计出多路径对信号的影响程度,并通过一定的方法,从复合信号中分离出多路径影响,得到“干净”的观测量,消除多路径对GPS观测量的影响。
4.2.1天线增益信噪比天线是用来发射和接收电磁波的。
天线性能一般是由一些特性参量来表征的。
同一种天线既可用于接收,也可用于发射。
无论发射或接收,其天线的基本特性参量保持不变。
信噪比是表征接收机天线所接收到信号大小的一个量值。
在大多数GPS接收机里,信噪比(SNR)表示载波信号与噪声的比例关系(即载噪比No),它定义为接收机接收载波信号的强度与噪声强度的比值。
影响信噪比的因素很多,主要有接收机内部跟踪环路中相关器的特性及相关器的执行情况,所使用接收天线的增益特性及多路径信号的强度等。
4.2.2信噪比模型信噪比能较好地反映接收卫星信号的质量,当多路径效应发生时, SNR值会发生相应变化。
C/No值通常在45 dB-Hz左右,信噪比值越高,相应的信号质量越好,观测精度越高。
用信噪比表示L1、L2载波观测值中误差的近似方程式中:B为接收机锁相环的带宽,C/No为信噪比强度,λ为载波波长。
利用接收机获得的信噪比信息,可建立模型式中:σ为卫星载波相位观测值中误差,C/No为观测历元的信噪比,Ci为常数项,Brunner给出常数项Ci为。
4.2.3利用信噪比削弱多路径误差的算法根据电磁波理论,接收机接收到的直达信号和多路径信号复合成复合信号被接收机PLL环路跟踪,信号可表示为复数形式r=Aejφ。
式中:A表示信号振幅,φ表示信号相位,J为复数单位。
一般来讲,当多路径信号ai均小的时候,则有式中:A0为直达信号振幅中的固定部分,Aa为标准化的天线增益。
在GPS接收机中,跟踪环路除记录锁定的GPS卫星的载波相位观测量外,还同时记录了每个历元载波相位观测量对于噪声的大小,即信噪比率SNR,在本文讨论信噪比率时,主要指它在振幅上的大小,而不是它在能量上的强度。
