(12)-4.2 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差

4.1

概述4.2相對論效應(yīng)4.3鐘誤差4.4衛(wèi)星星歷誤差4.5電離層誤差4.6對流層誤差4.7多路徑效應(yīng)4.8其他誤差改正 第4章GNSS定位中的誤差源1.誤差性質(zhì)分類與措施2.與衛(wèi)星有關(guān)的誤差3.電離層折射誤差4.對流層折射誤差5.與接收機有關(guān)的誤差與衛(wèi)星有關(guān)的誤差基礎(chǔ)知識1.相對論效應(yīng)2.衛(wèi)星鐘差3.衛(wèi)星星歷誤差§4.2.1

相對論效應(yīng)狹義相對論1905運動將使時間、空間和物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化廣義相對論1915將相對論與引力論進(jìn)行了統(tǒng)一1879.3.14—1955.4.18狹義相對論原理：時間膨脹。鐘的頻率與其運動速度有關(guān)。對GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在狹義相對論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變慢§4.2.1

相對論效應(yīng)廣義相對論原理：鐘的頻率與其所處的重力位有關(guān)對GPS衛(wèi)星鐘的影響：結(jié)論：在廣義相對論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變快§4.2.1

相對論效應(yīng)相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響?yīng)M義相對論＋廣義相對論GPS衛(wèi)星鐘的標(biāo)準(zhǔn)頻率為10.23MHz，可得

f=0.00455Hz。說明：GPS衛(wèi)星鐘比其安設(shè)在地面上走的快，每秒約差0.45ms。§4.2.1

相對論效應(yīng)解決相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘影響的方法方法（分兩步）：首先考慮假定衛(wèi)星軌道為圓軌道的情況；然后考慮衛(wèi)星軌道為橢圓軌道的情況第一步：第二步：GPS觀測量均以精密測時為依據(jù)。GPS定位中，無論碼相位觀測還是載波相位觀測，都要求衛(wèi)星鐘與接收機鐘保持嚴(yán)格同步。實際上，盡管衛(wèi)星上設(shè)有高精度的原子鐘，仍不可避免地存在鐘差和漂移，偏差總量約在1ms內(nèi)，引起的等效距離誤差可達(dá)300km?！?.2.2衛(wèi)星鐘誤差GPS衛(wèi)星上使用的銣原子鐘鍶原子激光束的全光學(xué)原子鐘通過對衛(wèi)星運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測精確地確定，參數(shù)由主控站測定，通過衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給用戶,并用二階多項式表示：

tj=a0+a1(t-t0c)+a2(t-t0c)2+

經(jīng)鐘差模型改正后，各衛(wèi)星鐘之間的同步差保持在5~10ns以內(nèi)，引起的等效距離偏差不超過3m。通過精密星歷獲得精確的衛(wèi)星鐘差值

e.g.PPP應(yīng)用，IGS給出0.1ns衛(wèi)星鐘經(jīng)過改正的殘差，在相對定位中通過觀測量求差（差分）方法消除。§4.2.2衛(wèi)星鐘誤差星歷誤差=實際位置-星歷所給位置原因：攝動力大?。焊櫿緮?shù)量、分布觀測值數(shù)量、精度軌道模型、定軌軟件影響:單點定位精密相對定位§4.2.3衛(wèi)星星歷誤差由于衛(wèi)星在運動中受多種攝動力的復(fù)雜影響，而通過地面監(jiān)測站又難以可靠地測定這些作用力并掌握其作用規(guī)律，因此，衛(wèi)星軌道誤差的估計和處理一般較困難。目前，通過導(dǎo)航電文所得的衛(wèi)星軌道信息，相應(yīng)的位置誤差約2m。隨著攝動力模型和定軌技術(shù)的不斷完善，衛(wèi)星的位置精度將可進(jìn)一步提高。衛(wèi)星的軌道誤差是當(dāng)前GPS定位的重要誤差來源之一。衛(wèi)星軌道偏差對絕對定位的影響，與衛(wèi)星星歷誤差的量級相同。而在相對定位中，由于相鄰測站星歷誤差具有很強的相關(guān)性，因此對相對定位的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對絕對定位的影響，一般小于10-7隨著基線距離的增加，衛(wèi)星軌道偏差引起的基線誤差將不斷加大?！?.2.3衛(wèi)星星歷誤差在相對定位中，隨著基線長度的增加，衛(wèi)星軌道誤差將成為影響定位精度的主要因素。系數(shù)的取值，與基線向量的位置和方向、觀測時段的長短、觀測衛(wèi)星的數(shù)量及其幾何分布有關(guān)。GPS衛(wèi)星到地面觀測站的最大距離約為25000km，基線測量的允許誤差為1cm，則當(dāng)基線長度不同時，允許的軌道誤差大致如下表所示?；€長度基線相對誤差容許軌道誤差1.0km1010-6250.0m10.km110-625.0m100.0km0.110-62.5m1000.0km0.0110-60.25m§4.2.3衛(wèi)星星歷誤差在GPS定位中，根據(jù)不同要求，處理軌道誤差方法:采用廣播星歷，忽略軌道改正后殘差：廣泛用于實時單點定位。采用精密星歷：

e.g.IGS同步觀測值求差：由于同一衛(wèi)星的位置誤差對不同觀測站同步觀測量的影響具有系統(tǒng)性。利用兩個或多個觀測站上對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，可減弱軌道誤差影響。當(dāng)基線較短時，有效性尤其明顯，而對精密相對定位，也有極其重要意義。采用軌道改進(jìn)法處理觀測數(shù)據(jù)：衛(wèi)星軌道的偏差主要由各種攝動力綜合作用而產(chǎn)生，攝動力對衛(wèi)