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1、资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第第5 5章章 GPS GPS定位的误差源定位的误差源资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2概概 述述1资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值pGPSGPS定位中，影响观测量精度的主要误差源定位中，影响观测量精度的主要误差源n与与卫星卫星有关的误差有关的误差n与与信号传播信号传播有关的误差有关的误差n
2、与与接收设备接收设备有关的误差有关的误差p 为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站为了便于理解，通常均把各种误差的影响投影到站星距离上，以相应的距离误差表示，称为星距离上，以相应的距离误差表示，称为等效距离等效距离误差误差5.1.1 误差的分类误差的分类3资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值测码伪距的等效距离误差（测码伪距的等效距离误差（m）误差来源误差来源P码码C/A码码卫星卫星星历与模型误差星历与模型误差钟差与稳定度钟差与稳定度卫星摄动卫星摄动相位不确定性相位不确定性其它其它合计合计4.23.01
3、.00.50.95.44.23.01.00.50.95.4信号传播信号传播电离层折射电离层折射对流层折射对流层折射多路径效应多路径效应其它其它合计合计2.32.01.20.53.35.0-10.02.01.20.55.5-10.3接收机接收机接收机噪声接收机噪声其它其它合计合计1.00.51.17.50.57.5总计总计6.410.8-13.6资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p（1 1）系系统统误误差差：主主要要包包括括卫卫星星的的轨轨道道误误差差、卫卫星星钟钟差差、接接收收机机钟钟差差、以以及及大大气
4、气折折射射的的误误差差等等。为为了了减减弱弱和和修修正正系系统统误误差差对对观观测测量量的的影影响响，一一般般根根据据系系统统误误差差产产生生的的原原因因而而采采取取不不同同的措施，包括：的措施，包括：n引入相应的引入相应的未知参数未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。n建立建立系统误差系统误差模型模型，对观测量加以修正。，对观测量加以修正。n将将不不同同观观测测站站，对对相相同同卫卫星星的的同同步步观观测测值值求求差差，以以减减弱弱和和消消除除系系统统误误差的影响。差的影响。n简单地简单地忽略忽略某些系统误差某些系统误差的影响。的影响。p（2
5、 2）偶然误差偶然误差：包括多路径效应误差和观测误差等。：包括多路径效应误差和观测误差等。n选用较好的硬件和观测条件选用较好的硬件和观测条件n延长观测时间延长观测时间5.1.1 误差的分类（根据误差的性质分类）误差的分类（根据误差的性质分类）5资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值6与卫星有关的误差与卫星有关的误差2资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值pGPS观测观测量均以量均以精密精密测时测时为为依据。依据。pGPS定位
6、中，无定位中，无论码论码相位相位观测还观测还是是载载波相位波相位观测观测，都要求都要求卫卫星星钟钟与接收机与接收机钟钟保持保持严严格同步格同步。p实际实际上，尽管上，尽管卫卫星上星上设设有高精度的原子有高精度的原子钟钟，仍不可，仍不可避免地存在避免地存在钟钟差差和和漂移漂移，偏差，偏差总总量量约约在在1 ms内，引内，引起的等效距离起的等效距离误误差可达差可达300km。5.2.1 卫星钟差卫星钟差7资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p通通过对卫过对卫星运行状星运行状态态的的连续监测连续监测精确地确定，精
7、确地确定，参数由参数由主控站主控站测测定，通定，通过卫过卫星的星的导导航航电电文提供文提供给给用用户户,并用二并用二阶阶多多项项式表示：式表示：5.2.1 卫星钟差卫星钟差8卫星钟钟速钟差常值卫星钟的钟速变率参考历元资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 经钟经钟差模型改正后，各差模型改正后，各卫卫星星钟钟之之间间的同步差保持在的同步差保持在510ns以内，引起的等效距离偏差不超以内，引起的等效距离偏差不超过过3m。p通通过过精密星精密星历获历获得精确的得精确的卫卫星星钟钟差差值值n e.g.PPP应应用，用
8、，IGS给给出出0.1nsp卫卫星星钟经过钟经过改正的残差，在相改正的残差，在相对对定位中，可通定位中，可通过观测过观测量量求差（差分）求差（差分）方法消除。方法消除。5.2.1 卫星钟差卫星钟差9资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 3.4 GPS 3.4 GPS卫星星历卫星星历p 卫星星历卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率。一时刻的轨道根数及其变率。p根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫
9、星位置及其速度，精密的轨道信息是精密定位的基础。度，精密的轨道信息是精密定位的基础。pGPS卫星星历按照发布的时间卫星星历按照发布的时间n预报星历（广播星历）预报星历（广播星历）n后处理星历（精密星历）后处理星历（精密星历）105.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p广广播播星星历历是是通通过过卫卫星星发发射射的的含含有有轨轨道道信信息息的的导导航航电电文文，传传递递给给用用户户，经经解解码码获获得得所所需需的的卫卫星星星星历历，广广播星历都属于播星
10、历都属于预报星历预报星历，包括，包括n相对某一参考历元的开普勒轨道参数相对某一参考历元的开普勒轨道参数n必要的轨道摄动项改正参数必要的轨道摄动项改正参数n参参考考星星历历:参参考考历历元元的的卫卫星星开开普普勒勒轨轨道道参参数数称称为为参参考考星星历历，是根据是根据GPS监测站约监测站约1周的监测资料推算的。周的监测资料推算的。n用用户户在在观观测测时时可可以以通通过过导导航航电电文文实实时时得得到到，对对导导航航和和实实时时定定位十分重要。位十分重要。n预预报报星星历历精精度度目目前前一一般般为为10m左左右右，对对精精密密定定位位服服务务难难以以满满足精度要求。足精度要求。5.2.2.1预
11、报星历预报星历11资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p精密星历精密星历是一些国家的某些部门根据各自建立的跟是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，进行预报或事后解算踪站所获得的精密观测资料，进行预报或事后解算而得到的卫星星历，分为：而得到的卫星星历，分为：n超快速预报星历（超快速预报星历（igu）n快速预报星历（快速预报星历（igr）n事后精密星历（事后精密星历（igs）n目前由目前由IGS组织统一提供，我国武大组织统一提供，我国武大GNSS中心可以独立计算中心可以独立计算出相应的星
12、历出相应的星历n目前上述精密星历的精度可达目前上述精密星历的精度可达厘米级厘米级5.2.2.2 精密星历精密星历12资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p由由于于卫卫星星在在运运动动中中受受多多种种摄摄动动力力的的复复杂杂影影响响，而而通通过过地地面面监监测测站站又又难难以以可可靠靠地地测测定定这这些些作作用用力力并并掌掌握握其其作作用用规规律律，因因此此，卫卫星星轨轨道道误误差差的的估估计计和和处处理理一一般般较较困困难难。p目目前前，通通过过导导航航电电文文所所得得的的卫卫星星轨轨道道信信息息，相相应应
13、的的位位置置误误差差约约10m左右。左右。p随随着着摄摄动动力力模模型型和和定定轨轨技技术术的的不不断断完完善善，卫卫星星的的位位置置精度将可提高到精度将可提高到5m左右左右,精密精密轨轨道的精度道的精度为为5cm以内以内p卫卫星的星的轨轨道道误误差是当前差是当前GPS定位的重要定位的重要误误差来源之一差来源之一5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）13资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p卫卫星星轨轨道偏差道偏差对对绝对绝对定位定位的影响可达几十米到一百米。的影响可达几十米到一百米。
14、p而在相而在相对对定位中，由于相定位中，由于相邻测邻测站星站星历误历误差具有很差具有很强强的相的相关性，因此关性，因此对对相相对对定位的影响定位的影响远远远远低于低于对绝对对绝对定位的影定位的影响。不响。不过过，随着，随着基基线线距离的增加距离的增加，卫卫星星轨轨道偏差引起的道偏差引起的基基线误线误差差将不断加大。将不断加大。5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）14资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）15 星历误差对相对定位
15、的影响一般采用星历误差对相对定位的影响一般采用下列公式估算：下列公式估算：卫星星历误差卫星星历误差所引起的基线所引起的基线误差误差基线长基线长星历误差星历误差卫星至测站的距卫星至测站的距离离资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值基线长度基线长度基线相对误差基线相对误差容许轨道误差容许轨道误差1.0km110-5250.0m10.km110-625.0m100.0km110-72.5m1000.0km110-80.25m5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）16nGPS卫星到地面观测站的最
16、大距离约为25000km，基线测量的允许误差为1cm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差大致如下表所示。n可见，在相对定位中，随着基线长度的增加，卫星轨道在相对定位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。误差将成为影响定位精度的主要因素。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值在在GPSGPS定位中，根据不同要求，处理轨道误差方法定位中，根据不同要求，处理轨道误差方法:p忽略轨道误差：忽略轨道误差：广泛用于实时单点定位。广泛用于实时单点定位。p采用精密星历采用精密星历 ：e.g.IGS
17、e.g.IGSp同步观测值求差：同步观测值求差：由于同一卫星的位置误差对不同观测站同步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性。利用两个或多个观测站上对同一卫观测量的影响具有系统性。利用两个或多个观测站上对同一卫星的同步观测值求差，可减弱轨道误差影响。当基线较短时，星的同步观测值求差，可减弱轨道误差影响。当基线较短时，有效性尤其明显，而对精密相对定位，也有极其重要意义。有效性尤其明显，而对精密相对定位，也有极其重要意义。5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）17资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的
18、这部分资金就是原有资金的时间价值p采采用用轨轨道道改改进进法法处处理理观观测测数数据据：卫卫星星轨轨道道的的偏偏差差由由各各种种摄摄动动力力综综合合作作用用产产生生，在在对对卫卫星星轨轨道道摄摄动动进进行行修修正正时时，所所采采用用的的各各摄摄动动力模型精度也不一力模型精度也不一样样。p根据引入根据引入轨轨道偏差改正数的不同，分道偏差改正数的不同，分为为n短短弧弧法法：引引入入全全部部6个个轨轨道道偏偏差差改改正正，作作为为待待估估参参数数，在在数数据据处处理理中中与与其其它待估参数一并求解。可明它待估参数一并求解。可明显显减弱减弱轨轨道偏差影响，但道偏差影响，但计计算工作量大。算工作量大。n
19、半半短短弧弧法法：根根据据摄摄动动力力对对轨轨道道参参数数的的不不同同影影响响，只只对对其其中中影影响响较较大大的的参参数数（如如轨轨道道切切向向、径径向向和和法法向向），引引入入相相应应的的改改正正数数作作为为待待估估参参数数。据据分析，目前分析，目前该该法修正的法修正的轨轨道偏差不超道偏差不超过过10m，而，而计计算量明算量明显显减小。减小。5.2.2 卫星轨道偏差（星历误差）卫星轨道偏差（星历误差）18资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值19与卫星信号传播有关与卫星信号传播有关的误差的误差3资金是运动
20、的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.3.1 大气层与电磁波大气层与电磁波 地球大气结构及其性质地球大气结构及其性质p对流层对流层n0 040km40kmn各种气体元素、水蒸气和各种气体元素、水蒸气和尘埃等尘埃等n非弥散介质（电磁波的传非弥散介质（电磁波的传播速度与频率无关）播速度与频率无关）p电离层电离层n约约70km70km以上以上n带电粒子带电粒子n弥散介质（电磁波的传播弥散介质（电磁波的传播速度与频率有关）速度与频率有关）20资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值
21、，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p弥散介质弥散介质：根据大气物理学，如果电磁波在某种介质：根据大气物理学，如果电磁波在某种介质中的中的传播速度与频率有关传播速度与频率有关，则该介质成为弥散介质。，则该介质成为弥散介质。p群波群波：如果把具有不同频率的多种波叠加，所形成的：如果把具有不同频率的多种波叠加，所形成的复合波称为群波。复合波称为群波。p则在具有速度弥散现象的介质中，则在具有速度弥散现象的介质中，单一频率正弦波单一频率正弦波的的传播与群波的传播是不同的。传播与群波的传播是不同的。5.3.1 大气层与电磁波大气层与电磁波 21资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时
22、间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p信号信号传传播播n非弥散介非弥散介质质对对流流层层与大气与大气压压力、温度、湿度有关力、温度、湿度有关n弥散介弥散介质质电电离离层层与电子密度有关与电子密度有关n单单一相波一相波载载波相位波相位n群波群波测测距距码码5.3.1 大气层与电磁波大气层与电磁波 22资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p在电离层中，由于太阳和其它天体的强烈辐射，大部在电离层中，由于太阳和其它天体的强烈辐射，大部分气体分子被电离，产生了密度很高的自由电子，在分
23、气体分子被电离，产生了密度很高的自由电子，在离子化的大气中，单一频率正弦波相折射率的弥散公离子化的大气中，单一频率正弦波相折射率的弥散公式：式：式中式中e et t为电荷量为电荷量（库仑）（库仑），m me e为电荷质量为电荷质量（kgkg），N Ne e为电子密度为电子密度(m(m3)3)，0 0为真空介质常数为真空介质常数(库仑库仑2 2/牛顿牛顿m m2 2）5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 23资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p相折射率的弥散公式：相折射率的弥散公式：式中式中et
24、为电为电荷量荷量/c，me为电为电荷荷质质量量/kg，Ne为电为电子密子密度度/m-3，0为为真空介真空介质质常数常数/c2kg-1m-3s2。当当取常数取常数值值et=1.6021 10-19，me=9.11 10-31，0=8.859 10-12，并略去二次微小并略去二次微小项项，可得：，可得：5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 24资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p在电离层中，单一频率正弦波相折射率的弥散公式，在电离层中，单一频率正弦波相折射率的弥散公式，并略去二次微小项，可得：并略
25、去二次微小项，可得：p根据群折射率与相折射率的关系，可得根据群折射率与相折射率的关系，可得 5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 25资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p群折射率与相折射率：群折射率与相折射率：n 相折射率相折射率n np p与群折射率与群折射率n ng g二者不同二者不同n 当当f f确定后，确定后，n n取决于取决于 N Ne e；n 载波相位和码相位修正量分别采用载波相位和码相位修正量分别采用n np p和和n ng gp当当电电磁磁波波沿沿天天顶顶方方向向通通过过电电离
26、离层层时时，由由于于折折射射率率的的变变化化而引起的传播路径距离差和相位延迟，一般可写为：而引起的传播路径距离差和相位延迟，一般可写为：5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 26资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p由由相折射率相折射率和和群折射率群折射率引起的路径传播误差引起的路径传播误差(m)和和时间延迟时间延迟(ns)
27、分别为分别为5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 28电离层地球柱体底面积为1 m2资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 29载波相位测量与伪距测量的电离层改正大小相等、符号相反载波相位测量与伪距测量的电离层改正大小相等、符号相反电离层产生的各延迟量，为信号频率和电子总量的函数电离层产生的各延迟量，为信号频率和电子总量的函数 当信号频率当信号频率f f确定后，取决于确定后，取决于电子总量电子总量 N N 电离层的电子密度与以下因素有关：电离层的电子
28、密度与以下因素有关：太阳辐射强度太阳辐射强度，尤其太阳黑子活动强度（活动高峰期为低峰期，尤其太阳黑子活动强度（活动高峰期为低峰期4 4倍）倍）季节季节（冬季与夏季相差可达（冬季与夏季相差可达4 4倍）倍）时间时间 （白天约为夜间的（白天约为夜间的5 5倍）倍）偏离天顶方向偏离天顶方向 e.g.e.g.沿天顶方向沿天顶方向50m50m，沿水平方向最大可达，沿水平方向最大可达150m150m资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电子密度与大气高度的关系电子密度与大气高度的关系5.3.2 电离层的影响与改正电离层的
29、影响与改正 30资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电子含量与地方时的关系电子含量与地方时的关系5.3.2 电离层的影响与改正电离层的影响与改正 31资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电子含量与太阳活动情况的关系电子含量与太阳活动情况的关系p与太阳活动密切相关，太阳与太阳活动密切相关，太阳活动剧烈时，电子含量增加活动剧烈时，电子含量增加p太阳活动周期约为太阳活动周期约为11年年1700年年 1995年太阳黑子数年太阳黑
30、子数32资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电子含量与地理位置的关系电子含量与地理位置的关系2002.5.15 0:00 24:00 2小时间隔全球小时间隔全球TEC分布分布33资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p利用双频观测利用双频观测n方法：利用不同频率电磁波信号进行观测，对观测量方法：利用不同频率电磁波信号进行观测，对观测量加以修正。加以修正。n改正效果：其有效率不低于改正效果：其有效率不低于95%p利用电离层模
31、型加以改正利用电离层模型加以改正n方法：对单频接收机，由导航电文提供的或其它适宜方法：对单频接收机，由导航电文提供的或其它适宜电离层模型对观测量进行改正。电离层模型对观测量进行改正。n效果：目前模型改正的有效率约为效果：目前模型改正的有效率约为75%，仍在完善，仍在完善p利用同步观测值求差利用同步观测值求差n方法：当观测站间的距离较近（小于方法：当观测站间的距离较近（小于20km）时，卫星）时，卫星信号到达不同观测站的路径相近，通过同步求差，残信号到达不同观测站的路径相近，通过同步求差，残差不超过差不超过10-6。n效果：改正效果最好效果：改正效果最好5.3.2 电离层的改正电离层的改正-方法
32、分类方法分类 34资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值35电离层延迟的双频改正电离层延迟的双频改正资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电离层改正的经验模型简介电离层改正的经验模型简介 Bent模型由美国的R.B.Bent提出描述电子密度是经纬度、时间、季节和太阳辐射流量的函数国际参考电离层模型（IRI International Reference Ionosphere）由国际无线电科学联盟（URSI Internati
33、onal Union of Radio Science）和空间研究委员会（COSPAR-Committee on Space Research）提出描述高度为50km-2000km的区间内电子密度、电子温度、电离层温度、电离层的成分等以地点、时间、日期等为参数资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值电离层改正的经验模型简介电离层改正的经验模型简介Klobuchar(克罗布歇)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资金是运
34、动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值KlobucharKlobuchar模型模型中心电离层电离层地球约350km中心电离层电离层穿刺点 IP天顶方向Z资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值KlobucharKlobuchar模型模型模型算法电离层地球约 350km中心电离层电离层穿刺点IP天顶方向Z资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值Klobu
35、charKlobuchar模型模型模型算法（续）改正效果：可改正60左右地地资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.3.3 对流层的影响与改正对流层的影响与改正 41资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值5.3.3 对流层的影响与改正对流层的影响与改正 p在对流层中，折射率略大于在对流层中，折射率略大于1 1，随着高度的增加逐，随着高度的增加逐渐减小：渐减小：n当接近对流层顶部时，其值接近于当接近对流层顶部时，其值接近于1
36、 1。n对流层的折射影响，在天顶方向（高度角对流层的折射影响，在天顶方向（高度角90900 0）可产生）可产生2.3m2.3m的电磁波传播路径误差的电磁波传播路径误差n当高度角为当高度角为10100 0时，传播路径误差可达时，传播路径误差可达20m20m。在精密定位。在精密定位中，对流层的影响必须顾及。中，对流层的影响必须顾及。p对流层的折射率与对流层的折射率与大气压力、温度大气压力、温度和和湿度湿度关系密切关系密切n变化复杂，对变化复杂，对n n的变化和影响，难以精确模型化。的变化和影响，难以精确模型化。42资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，
37、其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值对流层延迟对流层延迟(tropospheric delay)tropospheric delay)资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值大气折射率大气折射率N N与气象元素的关系与气象元素的关系大气折射率N与温度、气压和湿度的关系Smith和Weintranb，1954对流层延迟与大气折射率N资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值霍普菲尔德（霍普菲尔德（HopfieldHopfield
38、）改正模型）改正模型对流层折射模型资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值萨斯塔莫宁（萨斯塔莫宁（SaastamoinenSaastamoinen）改正模型）改正模型原始模型资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值萨斯塔莫宁（萨斯塔莫宁（SaastamoinenSaastamoinen）改正模型）改正模型拟合后的公式资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金
39、的时间价值勃兰克（勃兰克（BlackBlack）改正模型）改正模型资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值对流层改正模型综述对流层改正模型综述不同模型所算出的高度角30以上方向的延迟差异不大Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式Saastamoinen模型与Hopfield模型的差异要大于Black模型与Hopfield模型的差异资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值气象元素的测定气象元素的测定气象元素干温、湿
40、温、气压干温、相对湿度、气压测定方法普通仪器：通风干湿温度表、空盒气压计自动化的电子仪器资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值气象元素的测定气象元素的测定水气压es的计算方法由相对湿度RH计算由干温、湿温和气压计算资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值对流层模型改正的误差分析对流层模型改正的误差分析模型误差模型本身的误差气象元素误差量测误差仪器误差读数误差测站气象元素的代表性误差实际大气状态与大气模型间的差异资金是运动的价值
41、，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p分为干分量和湿分量：分为干分量和湿分量：n干分量干分量主要与大气温度和压力有关主要与大气温度和压力有关n湿分量湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关，湿主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关，湿分量的影响尚无法准确确定。分量的影响尚无法准确确定。p对流层影响的处理方法：对流层影响的处理方法：n定位精度要求不高时，定位精度要求不高时，忽略忽略不计不计n采用采用对流层对流层模型模型加以改正加以改正n引入描述对流层的附加引入描述对流层的附加待估参数待估参数，在数据处理中求解，在数据
42、处理中求解n观测量观测量求差求差对流层的影响与改正对流层的影响与改正小结小结 53资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p目目前前采采用用的的各各种种对对流流层层模模型型，即即使使应应用用实实时时测测量量的的气气象象资资料料，电电磁磁波波的的传传播播路路径径，经经过过对对流流层层折折射射改改正正后后的的残残差差，仍仍保保持持在在对流层影响的对流层影响的5%5%左右。左右。p减弱对流层折射改正项残差影响主要措施：减弱对流层折射改正项残差影响主要措施：n充分地掌握观测站周围地区的充分地掌握观测站周围地区的实时气象
43、资料实时气象资料n利利用用水水汽汽辐辐射射计计，准准确确地地测测定定电电磁磁波波传传播播路路径径上上的的水水汽汽积积累累量量，以以便便精精确确的的计计算算大大气气湿湿分分量量的的改改正正项项。但但设设备备庞庞大大价价格格昂昂贵贵，难难以以普普遍遍采采用用n当当基基线线较较短短时时(20km)(20km)，稳稳定定的的大大气气条条件件下下，利利用用差差分分法法来来减减弱弱大大气气折折射的影响射的影响n完善对流层大气折射的完善对流层大气折射的改正模型改正模型对流层的影响与改正对流层的影响与改正小结小结 54资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的
44、这部分资金就是原有资金的时间价值p接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。化，使观测量产生误差。n在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。厘米级。n在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳5.3.4 多路径效应
45、（多路径误差）多路径效应（多路径误差）55资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值反射波反射波反射波的几何特性反射波的物理特性反射系数a极化特性GPS信号为右旋极化反射信号为左旋极化资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值多路径误差多路径误差受多路径效应影响的情况下的接收信号资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值多路径误差多路径误差资金是运动的
46、价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值多路径误差多路径误差多路径的数值特性受多个反射信号影响的情况资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值多路径误差的多路径误差的特点特点与测站环境有关与反射体性质有关与接收机结构、性能有关资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值应对多路径误差的方法应对多路径误差的方法观测上选择合适的测站，避开易产生多路径的环境易发生多路径
47、的环境易发生多路径的环境资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值应对多路径误差的方法应对多路径误差的方法硬件上采用抗多路径误差的仪器设备抗多路径的天线：带抑径板或抑径圈的天线，极化天线抗多路径的接收机：窄相关技术MEDLL(Multipath Estimating Delay Lock Loop)等抗多路径效应的天线抗多路径效应的天线资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值p安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、安置接收
48、机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。平坦光滑的地面和建筑表面。p选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。p适当延长观测时间，削弱周期性影响。适当延长观测时间，削弱周期性影响。p改善接收机的电路设计。改善接收机的电路设计。应对多路径误差的方法小结63资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值64与接收设备有关的误差与接收设备有关的误差4资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有
49、资金的时间价值p主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不确定性影响。和载波相位观测的整周不确定性影响。（1 1）观测误差观测误差：分辨误差：分辨误差、安置误差。安置误差。p分辨误差一般认为约为信号波长的分辨误差一般认为约为信号波长的1%1%。p安置误差主要有天线的置平与对中误差和量取天线相位中心高安置误差主要有天线的置平与对中误差和量取天线相位中心高度（天线高）误差。度（天线高）误差。n例如当天线高例如当天线高1.6m,1.6m,置平误差置平误差0.10.10 0，则对中误差为，则对中误差为2.8mm2.8mm。5.4.
50、1 观测误差观测误差 65资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值码相位与载波相位的分辨误差码相位与载波相位的分辨误差信号波长观测误差P码29.3m0.3mC/A码293m2.9m载波L119.05cm2.0mm载波L224.45cm2.5mm5.4.1 观测误差观测误差 66资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值pGPSGPS接收机一般设有高精度的接收机一般设有高精度的石英钟石英钟，日频率稳定度，日频率稳定度约为约为1010