子情境2与卫星有关的误差.ppt

子情境2 与卫星有关的误差,一、卫星钟差,由前述GPS定位原理可知，GPS伪距观测量与GPS位置和站点位置有关。由于卫星的位置是时间的函数，所以GPS的观测量，均以精密测时为依据。在GPS定位中，无论是码相位观测或载波相位观测，均要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上，尽管GPS卫星均设有高精度的原子钟（铷钟和铯钟），但它们与理想的GPS时之间，仍存在着难以避免的偏差或漂移。这种偏差就是卫星钟钟差。卫星钟钟差的总量约在1ms以内，由此引起的等效距离误差，约可达300km。,一、卫星钟差,卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂等产生的误差，也包含钟的随机误差。对于卫星钟的这种偏差，一般可以通过对卫星钟运行状态的连续监测而精确地确定，并表示为以下二阶多项式的形式：其中 为参考历元；系数、分别表示卫星钟在参考历元时刻的钟差、钟速（或频率偏差）及钟速变率（或老化率）,这些参数数值，由卫星的主控站测定，之后注入卫星，并通过卫星的导航电文提供给用户。,一、卫星钟差,卫星钟差影响,载波相位观测量：,单差观测量：,卫星钟差处理方法：（1）经以上二次多项式钟差模型改正后，各卫星钟之间的同步差可保持在20ns以内，由此引起的等效距离偏差将不会超过6m。（2）卫星钟差或经改正后的残差，在相对定位中，可以通过观测量求差（或差分）的方法消除。,二、卫星轨道偏差,卫星轨道偏差产生的其主要原因是，卫星在运行中要受到多种摄动力（地球引力场摄动力、日月引力、太阳光辐射压力、大气阻力、潮汐作用力、磁力等）的复杂影响，导致卫星不能完全按照预定轨道运行。这些摄动力难以通过地面监测站充分可靠地测定，也难以掌握它们的作用规律。因此，处理卫星的轨道误差一般比较困难。,二、卫星轨道偏差,目前，用户通过导航电文，所得到的卫星轨道信息，其相应的位置误差约为20m40m。但随着摄动力模型和定轨技术的不断完善，上述卫星的位置精度，将可提高到5m10m。卫星的轨道误差，是当前利用GPS定位的重要误差来源之一。,二、卫星轨道偏差,GPS卫星距地面观测站的最大距离，约为25000km，如果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表所示。,可见，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。,二、卫星轨道偏差,在GPS定位中，根据不同的要求，处理卫星轨道误差的方法原则上有三种：忽略轨道误差法、轨道改进法、求差法。1.忽略轨道误差 这时简单地认为，由导航电文所获知的卫星轨道信息，是不含误差的。很明显，这时卫星轨道实际存在的误差，将成为影响定位精度的主要因素之一。这一方法，广泛地应用于定位精度要求不高的工作，如实时单点定位。,二、卫星轨道偏差,2.采用轨道改进法处理观测数据这一方法的基本思想是，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，将其作为估量与其它未知参数一并求解。,二、卫星轨道偏差,由前面的讨论已知，卫星的轨道偏差，主要是由各种摄动力的综合作用而产生的。由于摄动力对卫星轨道6个参数的影响并不相同。,而且在对卫星轨道摄动进行修正时，所采用的各摄动力模型精度也不一样，所以，在用轨道改进法进行数据处理时，根据引入轨道偏差改正数的不同，又分为短弧法和半短弧法。,表 摄动力对卫星轨道的影响（以m计）（，4小时积累量）,二、卫星轨道偏差,（1）短弧法即引入全部6个轨道偏差改正数（d、d、d、d、d、dv），作为待估参数，在数据处理中与其它待估参数一并求解。这种方法，可以明显地减弱轨道偏差的影响，从而提高定位的精度。但其计算工作量较大。,二、卫星轨道偏差,（2）半短弧法半短狐法是根据摄动力对轨道参数的不同影响，只对其中影响较大的参数，引入相应的改正数作为待估参数。由上表可见，摄动力对轨道参数 和 的影响较大，也就是说，对轨道的切向和径向影响较大。所以，当采用半短弧法处理观测成果时，一般普遍引入轨道切向（dq）、径向（dr）和法向（df）（垂直轨道面方向）三个改正数作为待估量。半短弧法计算工作量较短弧法明显减少，但同样可以有效地减弱轨道偏差的影响。根据分析，目前经半短弧法修正后的卫星轨道偏差，将不会超过10m。,轨道改进法，一般用于精度要求较高的定位工作，需要测后处理。关于轨道改进法的细节，请参阅有关文献。,二、卫星轨道偏差,3.同步观测值求差这一方法是利用在两个或多个观测站上，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，具有系统性质，所以通过上述求差的方法，可以明显地减弱卫星轨道误差的影响，尤其当基线较短时，其有效性甚为明显。这种方法，对于精密相对定位，具有极其重要的意义。,二、卫星轨道偏差,