概述

误差分类(一、与GPS卫星有关的误差 二、与信号传播有关的误差 三、与接收机有关的误差)

处理误差的方法

概述

GPS同步观测，是指使用N台(N>=2)GPS接收机，同时在相同的时间段内连续跟踪接收相同的卫星组的信号。通常称同步观测的时间段为时段或测段。

误差分类

在GPS测量中，影响观测精度的主要误差可分为以下三类：

一、与GPS卫星有关的误差

与GPS卫星有关的误差主要包括卫星的轨道误差和卫星钟的误差

1 卫星钟差

由于卫星的位置是时间的函数，因此，GPS的观测量均发精密测时为依据，而与卫星位置相对应的信息，是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。在GPS定位中，无论是码相位观测或是载波相位观测，均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的同步。实际上，以尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），但是它们与理想的GPS时之间，仍存在着难以避免的偏差和漂移。这种偏差的总量约在1ms以内。

对于卫星钟的这种偏差，一般可由卫星的主控站，通过对卫星钟运行状态的连续监测确定，并通过卫星的导航电文提供给接收机。经钟差改正后，各卫星之间的同步差，即可保持在20ns以内。

在相对定位中，卫星钟差可通过观测量求差（或差分）的方法消除。

2卫星轨道偏差

估计与处理卫星的轨道偏差较为困难，其主要原因是，卫星在运行中要受到多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站，以难以充分可靠的测定这作用力，并掌握它们的作用规律，目前，卫星轨道信息是通过导航电文等到的。

应该说，卫星轨道误差是当前GPS测量的主要误差来源之一。测量的基线长度越长，此项误差的影响就越大。

二、与信号传播有关的误差

1 电离层折射

1）不改正使星站距离产生100多米误差；

2）影响性质： （1）码相位观测与载波相位观测的电离层折射大小相等，符号相反；（2）对相对定位的影响因相关性而大大减弱；

3）影响电离层折射的因素

（1）电磁波频率

250MHz电磁波的折射数为1600MHz电磁波折射数的约30倍，L1载波与L2载波的折射数显著不同。

（2）电磁波传播路径上的带电离子密度及带电粒子数：

电离层高度，200~400km时密度最大；地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最大；季节，夏天是冬天的4倍；测站纬度，赤道最高，南北极最低；年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年份可达1016/m2,最低年份近于零。58，69，80，91，02年最高；卫星高度：高度越大，影响越小。

4）减弱措施：双频观测（P95式6.16至6.20）；模型改正；相对定位（残余误差随边长的增大而增大） ；差分定位；载波相位观测与码相位观测取平均。

2、对流层折射

1）对星站距离的影响达20米。

2）影响对流层折射的因素：温度、气压、湿度、卫星高度。

3）措施：

（1）模型改正

90年代以前研究测距仪的大气折射影响，90年代以后直到目前还在研究对流层对GPS定位的影响。

（2）作为未知数求解；

（3）相对定位（残余误差随边长的增大而增大） 。

3、多路径误差

由卫星发射的电磁波经多条路径到达接收机而引起的误差，其中一条路径是直接到达接收机，其它路径是经多次反射后到达接收机。

措施：

1）静态定位；

2）测站点避开反射物（建筑物、光滑地面、水域等）；

3）改善天线。

三、与接收机有关的误差

1、接收机钟差

2、接收机安置误差

包括对中和整平误差，观测前应严格校正对点器。

3、观测误差：接收机对时间的观测精度有限引起的误差

4、天线相位中心位置偏差

即接收机天线的相位中心与几何中心不一致。

性质：与信号强弱及到达接收机的方向有关。

措施：改进天线、相对定位时采用同一型号的接收机并使定向标志朝北、观测前检验接收机天线相位中心位置偏差。

处理误差的方法

在GPS定位测量中，处理卫星轨道误差有以下几种方法:

1) 忽略轨道误差

这种方法以从导航电文中所获得的卫星轨道信息为准，不再考虑卫星轨道实际存在的误差，所以广泛的用于精度较低的实时单点定位工作中。

2) 采用轨道改进法处理观测数据

这种方法是在数据处理中，引入表征卫星轨道偏差的改正参数，并假设在短时间内这些参数为常量，将其与其它求知数一并求解。

3) 同步观测值求差

这一方法是利用在两个或多个观测站一同，对同一卫星的同步观测值求差。以减弱卫星轨道误差的影响。由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步观测量的影响，具有系统误差性质，所以通过上述求差的方法，可以明显的减弱卫星轨道误差的影响，尤其当基线较短时，其效用更不明显。

这种方法对于精度相对定位，具有极其重要的意义。