GNSS课件

GNSS导航定位误差分析ErrorAnalysesofGNSSNavigationandPositioning主讲：李克昭河南理工大学测绘学院《GNSS导航定位技术及应用》回顾1.如何得到卫星至接收机的距离？2.如何得到用户所需的坐标信息？GNSS伪随机码测距/载波相位测距（观测量）GNSS伪距定位/载波相位定位（模型）GNSS定位关键问题导入知此知彼，百战不殆。分析来源，逐一击破。本节内容二、GNSS误差来源及消除或消弱方法一、GNSS误差分类一、GNSS误差分类1.按性质分类2.按误差来源分类（1）系统误差（2）偶然误差（3）其他误差（1）与卫星有关的误差（2）与传播路径有关的误差（3）与接收设备有关的误差（4）其他误差一、GNSS误差分类系统误差特点具有某种系统特征具有随机特征误差量级较大，（最大可达百米级）较小，（最小可达毫米级）具体内容卫星星历（轨道）误差；卫星钟差；大气折射延迟；多路径效应；天线相位中心偏差；接收机钟差；信道延迟等对准误差等观测误差消除消弱法模型法；求差法；参数法；回避法；延长观测时间法等精确对准、固定观测墩等随机误差二、GNSS误差来源及消除或消弱方法轨道误差卫星钟差相对论效应电离层折射对流层折射多路径效应天线相位中心偏差接收机钟差，信道延迟等（1）与卫星有关的误差卫星星历（轨道）误差卫星钟差相对论效应（2）与传播路径有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应（3）与接收设备有关的误差天线相位中心偏差接收机钟差信道延迟二、GNSS误差来源及消除或消弱方法（1）与卫星有关的误差卫星星历（轨道）误差卫星跟踪网高精度轨道计算模型相对定位技术卫星钟差二次拟合模型参数法相对定位技术（测站之间求一次单差，可消除）相对论效应狭义相对论效应，使卫星钟变慢广义相对论效应，使卫星钟变快应对方法，事先调整卫星钟速定义：由广播星历或其它轨道信息所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历（轨道）误差。二、GNSS误差来源及消除或消弱方法二、GNSS误差来源及消除或消弱方法广播星历：3~5m。精密星历：由国际GPS地球动力学服务组织（IGS）所测算预报精密星历比美国军方测定的精密星历的精度要高得多，卫星位置精度可达±3厘米。（目前，全球GPS卫星跟踪站有260对个，我国20多个）二、GNSS误差来源及消除或消弱方法卫星跟踪网010220()()aattttat二、GNSS误差来源及消除或消弱方法二次拟合模型参数法()()()(())()SSSSSiiiiittccttItttTt二、GNSS误差来源及消除或消弱方法()()()()()()SSSSiiiiiSttcttcItttTt1111111111()()((()()))PPPPPttcttcttItTt相对定位技术（测站之间求一次单差，可消除）二、GNSS误差来源及消除或消弱方法2121212112()()((()()))PPPPPttcttcttItTt相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引起卫星钟和接收钟之间产生相对钟误差的现象。二、GNSS误差来源及消除或消弱方法二、GNSS误差来源及消除或消弱方法（2）与传播路径有关的误差电离层延迟误差模型改正双频技术法相对定位技术对流层延迟误差模型改正相对定位技术多路径效应选择测站法（回避法）长时间观测法软硬件方面提高信号的接收性能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）由国际无线电科学联盟（URSI）和空间研究委员会（COSPAR）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电离层延迟误差模型改正二、GNSS误差来源及消除或消弱方法在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。多路径效应二、GNSS误差来源及消除或消弱方法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(MultipathEstimatingDelayLockLoop)等多路径效应二、GNSS误差来源及消除或消弱方法数据处理上•加权•参数法•滤波法•信号分析法多路径效应二、GNSS误差来源及消除或消弱方法二、GNSS误差来源及消除或消弱方法（3）与接收设备有关的误差接收机钟差模型法参数法相对定位技术（卫星间求差可消除）天线相位中心偏差研制水平模型法精确对准信道延迟误差从软硬件方面提高接收机的信号接收性能()()()()()()SSSSiiiiSittccttItTttt1111111111()()()()()()PPPPPttcctttTttIt接收机钟差-相对定位技术（卫星间求差可消除）1111111111()()()()()()QQQQQttcctttTttIt二、GNSS误差来源及消除或消弱方法二、GNSS误差来源及消除或消弱方法（4）其他误差软件地球潮汐固体潮负荷潮海洋负荷潮大气负荷潮本节总结二、GNSS误差来源及消除或消弱方法一、GNSS误差分类1.按性质分类2.按误差来源分类（1）与卫星有关的误差（2）与传播路径有关的误差（3）与接收设备有关的误差（4）其他误差电离层延迟对流层延迟多路径效应天线相位中心偏差接收机钟差信道延迟卫星星历（轨道）误差卫星钟差相对论效应重点、难点课后思考载波相位定位的精度高，若发生一个整周计数错误，将产生0.2m误差。重建载波混频计数周跳t