GPS电离层延迟改正模型-5页文档资料
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组合观测及电离层延迟公式推导页数:6
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GPS电离层延迟改正模型页数:4
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区域电离层建模页数:9
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电离层模型精度比较页数:2
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电离层延迟页数:15
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广义三角级数函数电离层延迟模型.pdf页数:5
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电离层延迟修正方法页数:28
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GPS测量过程中的常见问题与解决方法
GPS测量过程中的常见问题与解决方法导语：全球定位系统（GPS）已经成为现代测量领域中不可或缺的工具。
它能够提供高精度的地理定位信息，但在实际测量中，常常会遇到各种问题。
本文将介绍GPS测量过程中常见的问题，并提供解决方法，以帮助读者更好地应对这些挑战。
一、信号遮挡问题在城市环境中，高楼大厦、树木、甚至人体都可能阻挡GPS信号，导致仪器无法获取足够的卫星数据。
解决这个问题的关键是选择合适的测量位置和时间。
1.测量位置选择：尽量选择开阔的地方，避免高大建筑物或树木的遮挡。
在需要进行测量的区域周围进行多站观测，以增加卫星的可见性。
2.测量时间选择：根据卫星的运动轨迹和天空可见度，选择卫星最多的时段进行观测。
通常清晨或傍晚的时间段卫星较多，避开午后太阳高照时段。
二、多路径效应问题多路径效应是指GPS信号在传播过程中，会经过建筑物、地形等障碍物的反射，导致接收机接收到多个信号源，从而引起测量误差。
减小多路径效应的关键是选择合适的测量条件和使用相关技术手段。
1.天线高度选择：增加接收天线的高度，可以减少接收到的反射信号。
使用遥杆或支架将天线抬高到适当的高度。
2.天线架设方式：选择合适的天线架设方式，尽量避免信号的反射。
在困难的地形条件下，可以考虑使用抗多路径天线，如测距杆天线。
3.信号滤波技术：通过使用专业的信号滤波器来减少多路径效应。
这类滤波器能够滤除信号中的反射成分，提高测量精度。
三、时钟偏移问题GPS系统依赖精确的时间同步，但卫星和接收机的内部时钟存在偏移。
时钟偏移会导致测量结果的不准确，因此需要进行校正。
1.钟差模型：接收机通过监测卫星信号和自身的时钟差，建立模型。
根据这个模型，可以对信号进行时间校正，提高测量精度。
2.差分GPS：差分GPS技术是在基准站和移动站之间进行相对测量，通过对比基准站和移动站接收到的信号，进行时钟偏移校正。
这种技术能够大幅度提高GPS测量的精度。
四、电离层延迟问题电离层是GPS信号传播路径中的一个重要因素，会引起信号的延迟，从而影响测量结果。
电离层延迟高阶项改正算法及效果分析
电离层延迟高阶项改正算法及效果分析李信用【摘要】电离层延迟是导航定位中重要的误差源，电离层延迟二阶项带来的误差为厘米级，对于高精度要求的定位来说，该项误差必须给予认真的消除。
采用了一种顾及二阶项的电离层延迟改正算法，重点对地磁场的特性进行分析，利用二次曲面拟合区域地磁场矢量，以达到简化计算，同时不降低高阶项改正精度的目的。
通过实例验证，得出一些有益的结论。
【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】GPS;电离层延迟;高阶项;TEC【作者】李信用【作者单位】新疆交通规划勘察设计研究院新疆乌鲁木齐 830000【正文语种】中文1 引言随着全球卫星导航定位技术的发展，电离层延迟误差高阶项影响已经成为获取GPS高精度定位亟待解决的问题。
利用观测值的线性组合来消除电离层误差的同时，会使线性组合后的观测噪声扩大，且由于高阶项延迟误差本身并不大，因此必须对利用多频组合方法来消除电离层延迟的高阶项的可靠性及可行性加以考虑[1]。
2 电离层单层模型（SLM）根据GPS定位观测值不难求出电离层单层穿刺点经纬度，设单层穿刺点的经纬度坐标(ϕIPP，则:上面两式中，（0ϕ，0λ）为测站的大地坐标；0ψ为测站与穿刺点的地心夹角。
3 三频组合改正电离层的二阶项随着GPS现代化的进展，GPS开始向用户提供L5频率信号，用三频的观测值能改正电离层延迟误差二阶项的影响[3]。
相折射率np可表示为:对于载波相位观测值而言，将电离层改正至二阶项公式为:其中，ρi为卫星信号的载波相位测量值(ρi=λiφ+λiN，N为整周模糊度数值，φ为相位观测值)，ρ0是测站与卫星之间的几何距离(包括硬件延迟、对流层延迟、卫星钟误差等)，再令则解（6）式可得:其中，三个信号 f1=1575.42MHZ，f2=1227.60MHZ，f3=1176.45MHZ代入后可求得每个频率的改正值为:对于测码伪距观测值，将电离层延迟至二阶项亦可求得其系数矩阵。
GPS测量与数据处理复习资料要点
第1章1。
1 GNSS 的全称是什么？包括哪些系统？ GPS 产生的背景？ 1。
2 1.3 美国的GPS 政策有哪些？各自的含义及其对定位的影响如何？ 美国GPS 政策发生变化的原因？1。
4 1。
5 GPS 现代化的内容有哪些？1。
6 目前区域导航系统有哪些？为什么说北斗仍属于区域卫星导航系统？ 什么是PPS 和SPS ，分别采用什么测距码？1。
7第3章3。
1 什么试RINEX 数据格式，其定位了哪几种文件?哪些是导航定位中必需的？ 全球定位系统由哪三部分构成，各自的作用是什么？ 什么是GPS 卫星星座?3。
2 3。
3 3。
4 GPS 接收机的分类?3。
5 GPS 卫星信号包括哪些？3。
6 GPS 采用多个载波频率的主要目的是什么？ C/A 码的作用是什么？3.7 3.8 什么是导航电文？其主要内容有哪些？ 导航电文中的参考时刻有哪几个?3。
9 3。
10如何根据导航电文计算卫星钟钟差?并说明公式中各符号的含义? 3。
11什么是精密星历？精密星历有哪几种类型? 3.12如何根据导航电文计算卫星的坐标？ 3。
13如何根据精密星历计算卫星的坐标？第4章4.1 GPS 定位中的误差源有哪些？4.2 4.3 4.4 4。
5 4.6 4.7 4.8 4.9与卫星有关的误差有哪些？如何消除或削弱？ 与传播路径有关的误差有哪些?如何消除或削弱？ 与接收机有关的误差有哪些？如何消除或削弱？ 在相对论的影响下，卫星钟的变化情况？ 什么是卫星星历误差？ 与空间相关的误差有哪些？ IGS 提供的卫星星历有哪些? 电离层模型是什么?4。
10如何利用双频观测值消除电离层误差的影响？ 4。
11电离层延迟的双频改正法的基础是什么?4.12电离层延迟的双频改正是如何实现的，试推导公式？ 4。
13对流层延迟对GPS 信号不具备色散效应？ 4.14什么是多路径误差,如何削弱？第5章5.1 什么是伪距？5。
2 5.3 5。
4 5.5 5。
卫星导航-定位误差
类型 局部模型
• 适用于局部区域
全球模型
• 适用于全球区域
大气层结构
对流层延迟
来自卫星的信号在穿过电离层后，即穿过平流层和对流层， 平流层和对流层中的粒子多数是中性离子，对频率低于 30GHz的无线电信号没有散射作用，即非色散性。对流层 的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关， 这也使得对流层折射比电离层折射更复杂。卫星信号在通 过对流层的过程中，不仅速度发生变化，而且传播方向也 发生变化，传播路径呈曲线。对流层折射的影响与信号的 高度角有关，观测卫星的高度角越小，则信号需经由较长 的路线才能穿过对流层，因而对流层对信号传播的影响越 大，在天顶方向(高度角为90°)的影响约2.3m，在地面方 向(高度角为10°)的影响可达20m。所以在应用卫星导航 时，通常避免观测高度角低于15°的卫星，以减弱对流层 的影响
呈现随机性。
测量误差的特性
测量的关键是与误差作斗争， 以求在一定条件下，获得误差影响 最小的、最优的测量结果。
测量误差的特性
粗差
• 特性 a. 异常性 b. 随机性
• 处理 a. 剔除 b. 采用“抗差估计”
测量误差的特性
系统性误差
• 特性 a. 固定性 b. 函数性 c. 累积性
• 处理 a. 模型化修正 b. “模型化参数”求解
电离层改正的经验模型简介
Klobuchar模型 由美国的J.A.Klobuchar提出 描述电离层的时延 广泛地用于GPS导航定位中 GPS卫星的导航电文中播发其模型参 数供用户使用
电离层
天顶方向 Z
中心电离层
约350km
电离层穿刺点 IP
电离层延迟的实测模型改正
基本思想 利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟 利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的 的TEC实测模型
• 适用于局部区域
全球模型
• 适用于全球区域
大气层结构
对流层延迟
来自卫星的信号在穿过电离层后，即穿过平流层和对流层， 平流层和对流层中的粒子多数是中性离子，对频率低于 30GHz的无线电信号没有散射作用，即非色散性。对流层 的折射与地面气候、大气压力、温度和湿度变化密切相关， 这也使得对流层折射比电离层折射更复杂。卫星信号在通 过对流层的过程中，不仅速度发生变化，而且传播方向也 发生变化，传播路径呈曲线。对流层折射的影响与信号的 高度角有关，观测卫星的高度角越小，则信号需经由较长 的路线才能穿过对流层，因而对流层对信号传播的影响越 大，在天顶方向(高度角为90°)的影响约2.3m，在地面方 向(高度角为10°)的影响可达20m。所以在应用卫星导航 时，通常避免观测高度角低于15°的卫星，以减弱对流层 的影响
呈现随机性。
测量误差的特性
测量的关键是与误差作斗争， 以求在一定条件下，获得误差影响 最小的、最优的测量结果。
测量误差的特性
粗差
• 特性 a. 异常性 b. 随机性
• 处理 a. 剔除 b. 采用“抗差估计”
测量误差的特性
系统性误差
• 特性 a. 固定性 b. 函数性 c. 累积性
• 处理 a. 模型化修正 b. “模型化参数”求解
电离层改正的经验模型简介
Klobuchar模型 由美国的J.A.Klobuchar提出 描述电离层的时延 广泛地用于GPS导航定位中 GPS卫星的导航电文中播发其模型参 数供用户使用
电离层
天顶方向 Z
中心电离层
约350km
电离层穿刺点 IP
电离层延迟的实测模型改正
基本思想 利用基准站的双频观测数据计算电离层延迟 利用所得到的电离层延迟量建立局部或全球的 的TEC实测模型
卫星定位理论与方法-第15次课-卫星定位误差源
1.10 0.91 0.91 1.14
0.48 0.42 0.4 0.5
0.59 0.5 0.48 0.59
1 0.83 0.83 1.04
1.2 1 0.91 1.18
1.2 1.1 1 1.27
0.96 0.85 0.79 1
Ex) 100m(2DRMS) accuracy ⇒ 42m(CEP)
Now has roughly the same accuracy as PPS Used by military receivers before Y-code lock is established
Scatter plot of horizontal accuracy 2 May 2000
Processing Algorithms, Operational Mode and Other Enhancements
1、Whether the user is moving or stationary. Clearly repeat observations at a stationary station would permit an improvement in precision due to the effect of averaging over time. A moving GPS receiver does not offer this possibility. 2、Whether the results are required in real-time, or if post-processing of the data is possible. Real-time positioning requires a “robust” but less precise technique to be used. The luxury of post-processing the data permits more sophisticated modelling and processing of GPS data to minimise the magnitude of residual biases and errors. 3、The level of measurement noise has a considerable influence on the precision attainable with GPS. Low measurement noise would be expected to result in comparatively high accuracy. Hence carrier phase measurements are the basis for high accuracy techniques, while pseudo-range measurements are used for low accuracy applications.
电离层延迟误差处理方法
电离层延迟误差处理方法
电离层延迟误差是卫星导航系统中常见的误差之一，其产生原因是卫星信号在穿过电离层时会受到电离层电子密度的影响而产生时延。
为了减小这种误差对导航定位的影响，需要采用一些处理方法。
现有的电离层延迟误差处理方法包括单频差分、双频差分、双差分等。
其中，双频差分法是一种较为常见的方法，其原理是通过同时接收两个频率的信号，并在接收端对两个频率的信号进行差分处理，从而消除掉电离层延迟误差的影响。
此外，还有一些基于观测数据的误差模型，如Klobuchar模型、NeQuick模型等。
这些模型可以根据接收站的地理位置和卫星信号的传播路径来计算电离层延迟误差，并进行预测和校正。
总之，针对电离层延迟误差的处理方法有多种选择，需要根据实际情况选择最合适的方法来提高导航定位的精度和可靠性。
- 1 -。
GNSS测量技术：GNSS测量误差
在GNSS定位中，GNSS卫星作为高空观测目标，其位置在不断变化，必须要
有严格的瞬间时刻，卫星的位置才有意义。因此，GNSS定位的实现，要求
卫星钟和接收机钟保持严格同步，能够和GNSS时间一致，这样才可以准确
地测定信号传播的时间，从而准确地测定卫星与测站之间的距离。
2.削弱或消除卫星钟的钟误差影响的措施
避免。山谷和盆地情形与山坡类似。
（3）测站应注意离开高层建筑物，汽车也不要停放在测站附近。因
为卫星信号会通过墙壁或汽车玻璃反射面进入接收机天线。
2.选择合适的接收机
（1）在天线下设置抑径板
为了避免地面反射波进入接收天线，减少因此而引起的多路径误差，
在测量型接收机的GNSS信号接收天线下面应该附设有抑径板或抑径圈(图5-
5.2 与卫星有关的误差
与卫星有关的误差主要包括：
① 卫星星历误差；
② 卫星钟的钟误差；
③ 相对论效应。
5.2.1 卫星星历误差
卫星作为在高空运行的动态已知点，其瞬时的位置是由卫星星历
提供的。卫星星历误差的实质就是卫星位置的确定误差，即由卫星星
历计算得到的卫星空间位置与卫星实际位置之差。卫星的轨道误差是
（1）双频改正
信号所受到的电离层延迟Vion与信号频率的平方成反比。如果能同
时用两种已知频率f1 和f2来发射卫星信号，则两种不同频率的信号将沿着
同一路径传播到达接收机处。由于信号频率不同，这两种信号所受到的电
离层延迟也不同。因此，同时发射的这两种信号将先后到达接收机，若能
精确地测定这两种信号到达接收机的时间差∆t，就能准确地反推出两种信
不存在卫星钟误差，达到了消除其影响的目的。
5.2.3 相对论效应
相对论效应是由பைடு நூலகம்卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同
有严格的瞬间时刻，卫星的位置才有意义。因此，GNSS定位的实现，要求
卫星钟和接收机钟保持严格同步，能够和GNSS时间一致，这样才可以准确
地测定信号传播的时间，从而准确地测定卫星与测站之间的距离。
2.削弱或消除卫星钟的钟误差影响的措施
避免。山谷和盆地情形与山坡类似。
（3）测站应注意离开高层建筑物，汽车也不要停放在测站附近。因
为卫星信号会通过墙壁或汽车玻璃反射面进入接收机天线。
2.选择合适的接收机
（1）在天线下设置抑径板
为了避免地面反射波进入接收天线，减少因此而引起的多路径误差，
在测量型接收机的GNSS信号接收天线下面应该附设有抑径板或抑径圈(图5-
5.2 与卫星有关的误差
与卫星有关的误差主要包括：
① 卫星星历误差；
② 卫星钟的钟误差；
③ 相对论效应。
5.2.1 卫星星历误差
卫星作为在高空运行的动态已知点，其瞬时的位置是由卫星星历
提供的。卫星星历误差的实质就是卫星位置的确定误差，即由卫星星
历计算得到的卫星空间位置与卫星实际位置之差。卫星的轨道误差是
（1）双频改正
信号所受到的电离层延迟Vion与信号频率的平方成反比。如果能同
时用两种已知频率f1 和f2来发射卫星信号，则两种不同频率的信号将沿着
同一路径传播到达接收机处。由于信号频率不同，这两种信号所受到的电
离层延迟也不同。因此，同时发射的这两种信号将先后到达接收机，若能
精确地测定这两种信号到达接收机的时间差∆t，就能准确地反推出两种信
不存在卫星钟误差，达到了消除其影响的目的。
5.2.3 相对论效应
相对论效应是由பைடு நூலகம்卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同
GPS课件-GPS定位中的误差源
對GPS信號來說，電離層是色散介質，對流層是非色散介質
2、常用電離層延遲改正方法
➢ 經驗模型改正 • 方法：根據以往觀測結果所建立的模型 • 改正效果：較差
➢ 雙頻改正 • 方法：利用雙頻觀測值直接計算出延遲改正或組成無 電離層延遲的組合觀測量 • 效果：改正效果最好
➢ 實測模型改正 • 方法：利用實際觀測所得到的離散的電離層延遲（或 電子含量），建立模型（如內插） • 效果：改正效果較好
N 287.604 1.6288 2 0.0136 4
➢ 對流層對不同波長的波的折射效應
類型 紅光 紫光
波長(mm)
0.72 0.40
N 290.7966 298.3153
L1
1902936.728
287.6040
L2
2442102.134
287.6040
對GPS衛星所發送的電磁波信號，對流層不具有色散效應
10
1.7 0.6 -2.1 27
0.7 1.7 1.9
11
-1.1 -0.5 1.4 28
0.2 -4.7 -4.9
13
-0.3 0.5 -1.5 29
-1.8 -3.4 -1.8
14
0.9 -0.5 3.0 30
0.7 0.6 -1.2
15
1.4 -4.5 -1.1 31
6.1 -3.6 3.7
中間層 50km
平流層
10km
對流層
集中了大約75％的 大氣品質和90％以 上的水汽品質
地球大氣結構
1、大氣折射效應
➢ 大氣折射
信號在穿過大氣時，速度將發生變化，傳播路徑也將發生彎曲 。也稱大氣延遲。在GPS測量定位中，通常僅考慮信號傳播 速度的變化。
2、常用電離層延遲改正方法
➢ 經驗模型改正 • 方法：根據以往觀測結果所建立的模型 • 改正效果：較差
➢ 雙頻改正 • 方法：利用雙頻觀測值直接計算出延遲改正或組成無 電離層延遲的組合觀測量 • 效果：改正效果最好
➢ 實測模型改正 • 方法：利用實際觀測所得到的離散的電離層延遲（或 電子含量），建立模型（如內插） • 效果：改正效果較好
N 287.604 1.6288 2 0.0136 4
➢ 對流層對不同波長的波的折射效應
類型 紅光 紫光
波長(mm)
0.72 0.40
N 290.7966 298.3153
L1
1902936.728
287.6040
L2
2442102.134
287.6040
對GPS衛星所發送的電磁波信號，對流層不具有色散效應
10
1.7 0.6 -2.1 27
0.7 1.7 1.9
11
-1.1 -0.5 1.4 28
0.2 -4.7 -4.9
13
-0.3 0.5 -1.5 29
-1.8 -3.4 -1.8
14
0.9 -0.5 3.0 30
0.7 0.6 -1.2
15
1.4 -4.5 -1.1 31
6.1 -3.6 3.7
中間層 50km
平流層
10km
對流層
集中了大約75％的 大氣品質和90％以 上的水汽品質
地球大氣結構
1、大氣折射效應
➢ 大氣折射
信號在穿過大氣時，速度將發生變化，傳播路徑也將發生彎曲 。也稱大氣延遲。在GPS測量定位中，通常僅考慮信號傳播 速度的變化。
GPS测量的误差影响（精）范文合集
GPS测量的误差影响（精）范文合集第一篇：GPS测量的误差影响(精)GPS测量的误差影响第四章 GPS测量的误差影响及其对策第四章 GPS测量的误差影响及其对策 1,GPS测量主要误差分类一,与卫星有关误差卫星星历误差:轨道偏差卫星钟差相对论效应 _ 三,观测及接收设备误差接收机钟差接收机噪声天线相位中心误差天线安置误差二,信号传送误差电离层延时对流层延时多路径效应四,其它误差地球固体潮地球海潮第四章GPS测量的误差影响及其对策(1)与信号传播有关误差电离层折射由地面50-1000km高空中由太阳幅射造成气体电离形成电离层.电磁波信号经过电离层速度发生变化.第四章 GPS测量的误差影响及其对策电离层对C/A码影响 1,C/A码是方波2,在电离层中以群速Vg传播 3,其速度与频率有关4,电离层改正的大小主要取决于高度角10o,可达13m.第四章GPS测量的误差影响及其对策对流层改正模型如Hopfield 模型:(注意各参数的单位)差分方法也可以消除第四章GPS测量的误差影响及其对策多路径效应影响多路径影响结果: L1载波最大可达4.8cm L2载波最大可达6.1cm 码影响可达10m 第四章GPS测量的误差影响及其对策目前减弱多路径效应影响的措施1,安置接收机天线的环境,应避开较强的反射面2,选择造型适宜且屏蔽良好的天线等3,适当延长观测时间,削弱多路径效应的周期性影响4,改善GPS接收机的精度25m.精密星历:实测后处理提供星历,精度优于5cm IGS站上可获取.星历对定位影响ds ρ b 第四章 GPS测量的误差影响及其对策卫星轨道误差处理方法忽略轨道误差;建立自己的卫星跟踪网独立定轨;采用轨道改进法处理观测数据;同步观测值求差第四章 GPS测量的误差影响及其对策卫星钟误差卫星钟有偏差和漂移,差1ms,相当于300km;导航电文中提供修正模型t0为参考历元,改正后可达到20ns,约6m误差二站同步观测相对定位可消除其影响第四章GPS测量的误差影响及其对策(3),相对论效应相对论效应:由于卫星钟和接收机钟所处运动状态和重力位不同引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象.狭义相对论广义相对论总的影响卫星时钟频率预调为10.23MHz×(1-4.449×10-10)=10.22 999999545 MHz 第四章 GPS测量的误差影响及其对策(4)接收机有关误差观测误差观测的分辨误差约为信号波长的1% 天线的安置对中误差以及量取天线高的误差接收机的钟差作为未知数求解利用多项式钟差模型改正星间差分可消除天线的相位中心位置偏差检测其大小并加以改正(应小于5mm)按天线附有的方位标进行定向同步观测求差,以削弱相位中心偏移的影响第四章GPS测量的误差影响及其对策(5), 其它误差地球自转的影响旋转角: 卫星的瞬时坐标改正 : 第四章 GPS测量的误差影响及其对策地球潮汐改正主要是固体潮和海潮的影响,可使测站的位移达到80cm.引起的测站的位移值: 讨论:应用非差模型进行高精度定位时,主要考虑哪些误差的影响第二篇：测量误差报告制度湖南路桥青海海东平安新区空港北路2号桥测量误差报告制度测量误差报告制度第一章总则测量工作是一项系统工作，精确的测量成果来自于测量人员认真细致的工作和严密的检查校核制度，但是由于现场条件的复杂性，测量工作会受到现场施工和周边环境以及测量人员能力的不同等诸多因素影响，最终得到的测量成果中难免会出现误差。
第七章GPS测量的误差来源
三相对论效应 相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的 状态（速度和重力位）不同而引起卫星钟 和接收机钟产生相对钟误差的现象。
卫星钟被安置在高速运动的卫星中，按照狭义相 对论的观点会产生时间膨胀的现象，若卫星在地 心惯性坐标系的运动速度为Vs，根据狭义相对论， 安置在该卫星的卫星钟的频率fs将变为：
由于地球自转接收机钟也会产生一个相对论效应， 其数值取决于接收机的地理位置，但是由于其数 值很小，而且在一个点上为常数，数据处理时会 自动被吸收到接收机的钟差中去，不必另行考虑。
广义相对论则告诉我 们，若卫星所在处的 重力位为Ws，地面测 站处的重力位为WT， 那么同一台钟放在卫 星和放在地面上时频 率将相差：
7.3与卫星有关的误差
与卫星有关的误差主要包括卫星星历误差、 卫星钟误差以及相对论效应。 与卫星有关的误差对载波相位测量和伪距 测量的影响相同。
一.卫星星历误差 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。 在一个观测时段内星历误差主要呈系统误差 特性。卫星星历误差是一种起算数据误差， 将严重影响单点定位的精度，在精密相对 定位中也是一个重要的误差源。
多路径误差>载波相位测量中的多路径误差
•受多路径效应影响的情况下的接收信号
直接信号：Sd U cos t 反射信号：Sr a U cos(t )
实际接收信号： S Sd Sr U cos t a U cos(t ) U cos t a U cos t cos a U sin t sin
vs 2 1/ 2 v f s f [1 ( ) ] f (1 ) c 2c 2 vs f s f s f 2 f 2c
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第 1 页
GPS电离层延迟改正模型
Abstract: this paper introduces several kinds of currently used
fur ionospheric delay correction model, mainly including Bent model,
international reference the ionosphere model IRI, NeQuick model,
Klobuchar model several experience model, and introduces mainly the
measured data of the experiments to construct a regional ionosphere
model method.
因电离层的变化错综复杂，我们现在无法完全清楚它对GPS观测的影
响机理，但它不是没有规律可循的，根据我们已掌握的电离层特性，我们
可以建立有效的电离层延迟改正模型。现有的电离层延迟改正模型主要有
经验模型Bent模型、IRI模型、NeQuick模型、Klobuchar模型及根据某
一时期某一时段的实测数据建立起来的模型。本文将对经验模型做扼要的
介绍，并着重对实测模型进行介绍和探讨。
一、经验模型
（一）、Bent模型
Bent模型是一种适合用于全球范围的经验模型，它能预算出电离层电
子密度及电磁波因摩擦产生的延迟和方向变化。该模型计算电子密度随高
度的变化并由此获得电磁波的传播距离，距离变化率和角的摩擦修正及总
电子量。该模型的输入参数为日期、时间、测站的粗略位置、太阳辐射流
量及太阳黑子数等。
（二）、国际参考电离层模型
1978年国际无线电科学联盟和空间研究委员会建立并公布了一个电
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离层经验模型――国际参考电离层模型（IRI1978）。该模型给出了1000km
以下的电离层中的电子密度、离子密度和主要正离子成分等主要参数的时
空分布的数学表达式及计算程序。我们可以通过其提供的服务网址（http：
//modelweb.gsfc.nasa.gov/models/iri.html）计算所需区域的电离层参
数，用户只需输入相关的参数即可。由于观测资料的不断更新，相机推出
了IRI1980、IRI1986、IRI1990、IRI2001等模型。输入观测日期、时间、
地点和太阳黑子数等参数后可以获得电子密度的月平均剖面图，从而给出
总电子含量和电离层延迟。
（三）、NeQuick模型
NeQuick模型是由意大利萨拉姆国际理论物理中心的高空物理和电波
传播实验室与奥地利格拉茨大学的地球物理、气象和天体物理研究所联合
研究得到的新电离层模型，该模型已经在欧空局EGNOS项目中使用，并建
议Galileo系统的单频用户采纳来修正电离层延迟。NeQuick模型不仅可
以计算任意点的垂直方向电子总含量和斜距方向上电子总含量，也可以用
参数NmF2（F2层的电子密度）和HmF2（F2层峰值的高度）来表达给定时
间和位置的电子密度，从而得到电离层的垂直电子剖面图。在计算高度
100km到HmF2电子浓度时，模型使用欧盟科技合作项目COST238和COST251
中表示Epstein层的DGR（Radicella and Leitinger，2001）公式。这些
参数值是时间和位置的函数，可以在国际电信联盟无线电部（ITUR）的数
据库中的得到，该数据库提供各种参数的月平均值。
（四）、Klobuchar模型
Klobuchar模型是一个被GPS单频用户所广泛应用的电离层延迟改正
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模型。该模型将夜晚的电离层时延看作为常数，取值为5ns。而白天的电
离层延迟则用余弦函数中正的部分来模拟。于是用调制在L1载波上的测
距码进行伪距观测时，在天顶方向的电离层时延Tg可表示为：
Tg=5ns+Acos2π/P ( t-14h )（1）
式中t为观测瞬间在穿刺点的地方时，A为余弦函数振幅，P为周期，
可以用下面的公式进行计算：
（2）
其中αi，βi（i=0、1、2、3）为地面控制系统根据该天为一年中的
第几天（将一年分为37个区间）以及前五天太阳的平均辐射强度（共分
为10个档）从370组常数中选取的，然后便如导航电文播发给用户。Фm
为穿刺点的电磁纬度。
上述的经验模型都是反映长时间内全球平均状况的模型，利用这些模
型来估计某一时刻某一地点的电离层延迟的精度不够理想，其误差为实际
延迟两端20%-40%。当然其优点是单频用户在无需其他支持系统即可获得
近似的电离层延迟改正数。
二、利用GPS双频观测值拟合区域内电离层
相对经验模型而言，实测数据模型更能准确地反映某个区域内短时期
内的电离层的真实情况，为该区域的用户提供准确可靠的电离层延迟改
正。由于电离层对穿过它的GPS信号具有色散效应，且电离层延迟量与信
号的频率f的平方成反比。如果能同时接收GPS卫星同时发来的两种信号
经过相同的路径，但他们所受到的延迟量各不相同，因而到达接收机的时
刻也不同。通过测定两种信号到达接收机的时间差或伪距观测值之差，即
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可反推出两种信号各自所受的电离层延迟量，进而对观测值进行改正。
（一）、利用双频观测值改正观测值
由电离层延迟量与频率的关系可得双频伪距观测值：
(3)
将两式相减可得:
= - =c t
= =( Vion )1 =0.6469( Vion )1 (4)
所以有
( Vion )1=1.54573 ( - )=1.54573 c t(5)
( Vion )2=2.54573 ( - )=2.54573 c t(6)
由此可知，只要能够精确测定两种信号的伪距观测值之差或它们到达
接收机的时间差，就能够球得两种信号的电离层延迟量。当然由双频观测
值，我们还可以经组合得到无电离层影响的观测值：
=2.5473 -1.5473 (7)
当然这种方法要求用户配备双频接收机，使得广大用户的作业成本增
加，无法满足用户的要求。若在测区内建立少数几个基准站，基准站配备
双频接收机，根基基准站的双频观测数据拟合测区内的电离层，建立区域
性的电离层模型。并将该模型送给测区的单频用户，实时为其提供改正，
则可在很大程度上提高用户的定位精度和降低用户的作业成本。
（二）、 利用双频观测值建立区域电离层模型
1、基本原理
受电离层色散效应的影响，电磁波在穿过电离层时的速度将会发生变
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化，对用测距码进行测量而言，信号是以群速度Vg在电离层中传播；对
于载波相位观测而言，相位是以相速度Vp在电离层中传播，Vg、Vp的计
算公式如下：
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
1、有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。
2、实现自己既定的目标，必须能耐得住寂寞单干。
3、世界会向那些有目标和远见的人让路。