GPS测量的误差及精度控制
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２Ｇ Ｓ测量 的 误 差 源 ．Ｐ
与太 阳光强度、 卫星受到的照射面程和照射面积与太 阳的几何关
系及照射面的反射和吸收特性有关 ，由于卫 星表面材料的老化 、
四、 电离 层 的信 号传 播 延 迟
ＧＳ Ｐ 测量误差按其生产 源可分三大部分 ：Ｐ Ｇ Ｓ信号 的 自身误 卫星姿态控制 的误差等也使太 阳光压发生变化 。 差， 包括轨道误差 （ 星历误 差 ） Ｓ Ａ 和 Ａ， Ｓ影响 ； Ｐ Ｇ Ｓ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 电离层 引起码信号传播延迟 ， 它与沿卫星和用户接收机视线
３ 确 定 ＧＰ 卫 星轨 道 是 减 少星 历 误 差 和 消 除 ￡ 术 影 响 的 ． Ｓ 技
根 本 方 法
量作业中尤其应防止多路径 的影响 ， 避免失周的现象发生。
八 、 Ｓ测量 仪 器 的 质 量检 定 ＧＰ
对 Ｇ Ｓ测量仪器必须先进行作业前的检验 ， Ｐ 没有检验的仪器
利用区域性 Ｇ Ｓ跟踪网可以确定 Ｇ Ｓ 星轨道测检验项 目有 ： Ｐ Ｐ卫 Ｐ 天线相 心坐 标的误差对卫星 轨道 的影 响是 ｌ ０倍或更 大 。以我 国现有 位中心稳定 性测试 ； 内部 噪声水平 测试 ； 野外 作业性能及不 同测
２美 国的 Ｓ ． Ａ技 术 与 Ａ Ｓ影 响
六、 多路 径 误差
多路径 误差是指 Ｇ Ｓ信号射至其他的物体上又反射 到 Ｇ Ｓ Ｐ Ｐ
接收天线上 ，对 Ｇ Ｓ信号直接射至 Ｇ Ｓ接收天线上的直接波的 Ｐ Ｐ
干扰。多路径误差的大小 ， 取决于反射波的强弱和用户天线抗衡
Ｓ Ａ技术是选择可用性 的简称 ，它是 由两种技术使用户的定 反射波 的能力。 用户天线 附设仰径板 ， 当仰径板半径为 ４ ｃ 天线 ０ｍ，
问题 探 讨
Ｇ ＰＳ 测 量 误 差 及 精 度 控 制
口 李成泉
一
、
Ｇ Ｓ 位 网 设计 和测 量 的 误 差 源 Ｐ定
低精度 以后的广播星历 。
三 、 阳光 压 对 Ｇ Ｓ卫 星产 生摄 动 加 速度 太 Ｐ
１ Ｐ ． Ｓ定位 网 的设 计 Ｇ
Ｇ Ｓ网的设计 已免除 了测角 、 Ｐ 边角 同测和测边网等的传统 要
Ａ Ｓ技术叫反 电子欺骗技术 ，其 目的是 为了在 和平 时期保 护 除 。 然而 ， 小于 ｌ 周的周跳 ， ０ 特别是 １ 一５ 周 周的周跳 ， 以及半周跳
其 Ｐ码 ， 让非授权用户使用 ； 不 战时防止敌方对精 密导航定位作 和 １ ／ ４周跳 ， 不易发现 ， 而对含有周跳的观测值周跳的影响视为观
太 阳光压对卫星产生摄动影响卫星的轨道 ， 它是精密定轨的
太 求。 它不需要点间通视 ， 也不需要考虑布设什么样的图形 ， 也就更 最 主要误差源。 阳光压对卫星产生的摄动加速度受太 阳与地球 地球轨道偏心距 ） 而引起 太阳辐射压力 的变化 ， 也 不需要考虑 图形 强度 ， 不需要设置在制 高点上（ 哪里需要就可 以 间距离的变化（ 设 置在哪里 ） 。所以 Ｇ Ｓ网的设计是非常灵活的。 Ｐ
二 、 道误 差（ 轨 星历 误 差 ） Ｓ Ａ 和 Ａ、 Ｓ影 响
１轨 道误 差 ．
反常时期这个值还会加大 。
五 、 流层 的信 号 传 播 延 迟 对
对流层延迟是电磁波信号通过对流层 时其传播速度不 同于真
目前 ， Ｐ Ｇ Ｓ卫星轨道误差 的等效伪距误差 （ 使用的卫星广 播 空 中光速所引起 的， 分干大气分量和湿大气分量。对流层延迟与电 主要影响天顶方向 ， 由于它们的相关性 ， 在短基线 星历） ４２ 美国的 Ｓ 为 ．ｍ。 Ａ政策和 Ａ Ｓ政策人为地使导航定位的精 离层延迟一样 ，
了 人 为 的误 差 。
七 、 跳 周
周跳称为失周 ， 在理想条件下， 接收机在锁住卫星后可保持跟
测数据中大于 １ ０周的周跳 ， 在数据预处理时不难发现 ， 可予 以消
卫星星历精度 ， 呈无规则 的随机变化 ， 使得卫 星的真实位置增 加 踪 ， 从而测 出包括整数部分的相位变化量。在 Ｇ Ｓ相位测量中， Ｐ 观
除Ｓ Ａ影响及两站的各种共 同的误差 ，提高 了移动站的导航定位 基线天顶方向提高到水平方向（ 平面坐标） 接近的水平。 精度 。加滤波等处理的导航 软件 以及组合导航系统 ， 已使导航定 位 精度差 分距离 在 １０ ｍ左 右时达 到亚 米级 ，差分 距离 远于 ０ｋ
１０ ｋ 时 达到 米 级 。 ５０ ｍ
们影响或其他原因产生 的周跳 ； Ｐ Ｇ Ｓ接收机的误 差 ，主要包括钟 方 向上 的电子密度有关 ，在垂直方 向上延迟值 在夜间平均可达
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 ３ ｍ左右 ， 白天可达 １ｍ， ５ 在低仰角情况下分别可达 ９ ｍ和 ４ ｍ， ５ 在 偏差等。
用的 Ｐ码进行电子干扰 。Ａ Ｓ技术使得用 ＣＡ码工作 的用户无法 测的偶然误差 ， ／ 因而严重影 响坐标的精度。为此 ， 对于仪器本身应 再和 Ｐ码相位测量联合解算进行双频 电离层精密测距修正 ， 实际 通过仪器检定 ， 在测定其质量确定可靠时才能用于测量作业 ， 在测
降低 了用户定位精度。
度降低 ， 点位误差有 时达到 １０ ０ ｍ。动态测量解决 Ｓ Ａ影响的途径 测量中会很好的消除，在长基线测量 中采取 双频接收机也能很好
是实时差分定位， 即在 已知坐标点 上布设基准点 ， 过基准站取 的减少其影响。 通 对于对流层延迟 ， 多用随机过程模拟和滤波方法进
得误差 校正值 ， 通过数据链实时传给导 航定 位的移动站 ， 从而消 行参数估算及 函数逼近方法模拟改正。好的数学模型改正 ， 可以使
位精度降低 ， ８技术和 ｓ技术。 ８技术是人为地施加周期为 高于 ｌ 即 ｍ～２ ， ｍ可抑制多路径影响 。 几 分 钟 的 呈 随 机 特 征 的 高 频 抖 动 信 号 ，使 Ｇ Ｓ卫 星频 率 Ｐ
１． Ｍ 加 以改变 ， 导致定位产生干扰 误差 ， ０２ Ｈｚ ３ 最后 ８技术是降低
与太 阳光强度、 卫星受到的照射面程和照射面积与太 阳的几何关
系及照射面的反射和吸收特性有关 ，由于卫 星表面材料的老化 、
四、 电离 层 的信 号传 播 延 迟
ＧＳ Ｐ 测量误差按其生产 源可分三大部分 ：Ｐ Ｇ Ｓ信号 的 自身误 卫星姿态控制 的误差等也使太 阳光压发生变化 。 差， 包括轨道误差 （ 星历误 差 ） Ｓ Ａ 和 Ａ， Ｓ影响 ； Ｐ Ｇ Ｓ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 电离层 引起码信号传播延迟 ， 它与沿卫星和用户接收机视线
３ 确 定 ＧＰ 卫 星轨 道 是 减 少星 历 误 差 和 消 除 ￡ 术 影 响 的 ． Ｓ 技
根 本 方 法
量作业中尤其应防止多路径 的影响 ， 避免失周的现象发生。
八 、 Ｓ测量 仪 器 的 质 量检 定 ＧＰ
对 Ｇ Ｓ测量仪器必须先进行作业前的检验 ， Ｐ 没有检验的仪器
利用区域性 Ｇ Ｓ跟踪网可以确定 Ｇ Ｓ 星轨道测检验项 目有 ： Ｐ Ｐ卫 Ｐ 天线相 心坐 标的误差对卫星 轨道 的影 响是 ｌ ０倍或更 大 。以我 国现有 位中心稳定 性测试 ； 内部 噪声水平 测试 ； 野外 作业性能及不 同测
２美 国的 Ｓ ． Ａ技 术 与 Ａ Ｓ影 响
六、 多路 径 误差
多路径 误差是指 Ｇ Ｓ信号射至其他的物体上又反射 到 Ｇ Ｓ Ｐ Ｐ
接收天线上 ，对 Ｇ Ｓ信号直接射至 Ｇ Ｓ接收天线上的直接波的 Ｐ Ｐ
干扰。多路径误差的大小 ， 取决于反射波的强弱和用户天线抗衡
Ｓ Ａ技术是选择可用性 的简称 ，它是 由两种技术使用户的定 反射波 的能力。 用户天线 附设仰径板 ， 当仰径板半径为 ４ ｃ 天线 ０ｍ，
问题 探 讨
Ｇ ＰＳ 测 量 误 差 及 精 度 控 制
口 李成泉
一
、
Ｇ Ｓ 位 网 设计 和测 量 的 误 差 源 Ｐ定
低精度 以后的广播星历 。
三 、 阳光 压 对 Ｇ Ｓ卫 星产 生摄 动 加 速度 太 Ｐ
１ Ｐ ． Ｓ定位 网 的设 计 Ｇ
Ｇ Ｓ网的设计 已免除 了测角 、 Ｐ 边角 同测和测边网等的传统 要
Ａ Ｓ技术叫反 电子欺骗技术 ，其 目的是 为了在 和平 时期保 护 除 。 然而 ， 小于 ｌ 周的周跳 ， ０ 特别是 １ 一５ 周 周的周跳 ， 以及半周跳
其 Ｐ码 ， 让非授权用户使用 ； 不 战时防止敌方对精 密导航定位作 和 １ ／ ４周跳 ， 不易发现 ， 而对含有周跳的观测值周跳的影响视为观
太 阳光压对卫星产生摄动影响卫星的轨道 ， 它是精密定轨的
太 求。 它不需要点间通视 ， 也不需要考虑布设什么样的图形 ， 也就更 最 主要误差源。 阳光压对卫星产生的摄动加速度受太 阳与地球 地球轨道偏心距 ） 而引起 太阳辐射压力 的变化 ， 也 不需要考虑 图形 强度 ， 不需要设置在制 高点上（ 哪里需要就可 以 间距离的变化（ 设 置在哪里 ） 。所以 Ｇ Ｓ网的设计是非常灵活的。 Ｐ
二 、 道误 差（ 轨 星历 误 差 ） Ｓ Ａ 和 Ａ、 Ｓ影 响
１轨 道误 差 ．
反常时期这个值还会加大 。
五 、 流层 的信 号 传 播 延 迟 对
对流层延迟是电磁波信号通过对流层 时其传播速度不 同于真
目前 ， Ｐ Ｇ Ｓ卫星轨道误差 的等效伪距误差 （ 使用的卫星广 播 空 中光速所引起 的， 分干大气分量和湿大气分量。对流层延迟与电 主要影响天顶方向 ， 由于它们的相关性 ， 在短基线 星历） ４２ 美国的 Ｓ 为 ．ｍ。 Ａ政策和 Ａ Ｓ政策人为地使导航定位的精 离层延迟一样 ，
了 人 为 的误 差 。
七 、 跳 周
周跳称为失周 ， 在理想条件下， 接收机在锁住卫星后可保持跟
测数据中大于 １ ０周的周跳 ， 在数据预处理时不难发现 ， 可予 以消
卫星星历精度 ， 呈无规则 的随机变化 ， 使得卫 星的真实位置增 加 踪 ， 从而测 出包括整数部分的相位变化量。在 Ｇ Ｓ相位测量中， Ｐ 观
除Ｓ Ａ影响及两站的各种共 同的误差 ，提高 了移动站的导航定位 基线天顶方向提高到水平方向（ 平面坐标） 接近的水平。 精度 。加滤波等处理的导航 软件 以及组合导航系统 ， 已使导航定 位 精度差 分距离 在 １０ ｍ左 右时达 到亚 米级 ，差分 距离 远于 ０ｋ
１０ ｋ 时 达到 米 级 。 ５０ ｍ
们影响或其他原因产生 的周跳 ； Ｐ Ｇ Ｓ接收机的误 差 ，主要包括钟 方 向上 的电子密度有关 ，在垂直方 向上延迟值 在夜间平均可达
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 ３ ｍ左右 ， 白天可达 １ｍ， ５ 在低仰角情况下分别可达 ９ ｍ和 ４ ｍ， ５ 在 偏差等。
用的 Ｐ码进行电子干扰 。Ａ Ｓ技术使得用 ＣＡ码工作 的用户无法 测的偶然误差 ， ／ 因而严重影 响坐标的精度。为此 ， 对于仪器本身应 再和 Ｐ码相位测量联合解算进行双频 电离层精密测距修正 ， 实际 通过仪器检定 ， 在测定其质量确定可靠时才能用于测量作业 ， 在测
降低 了用户定位精度。
度降低 ， 点位误差有 时达到 １０ ０ ｍ。动态测量解决 Ｓ Ａ影响的途径 测量中会很好的消除，在长基线测量 中采取 双频接收机也能很好
是实时差分定位， 即在 已知坐标点 上布设基准点 ， 过基准站取 的减少其影响。 通 对于对流层延迟 ， 多用随机过程模拟和滤波方法进
得误差 校正值 ， 通过数据链实时传给导 航定 位的移动站 ， 从而消 行参数估算及 函数逼近方法模拟改正。好的数学模型改正 ， 可以使
位精度降低 ， ８技术和 ｓ技术。 ８技术是人为地施加周期为 高于 ｌ 即 ｍ～２ ， ｍ可抑制多路径影响 。 几 分 钟 的 呈 随 机 特 征 的 高 频 抖 动 信 号 ，使 Ｇ Ｓ卫 星频 率 Ｐ
１． Ｍ 加 以改变 ， 导致定位产生干扰 误差 ， ０２ Ｈｚ ３ 最后 ８技术是降低
