GPS定位中的誤差源解析學(xué)習(xí)課程

1、GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理測(cè)量與數(shù)據(jù)處理第1頁(yè)/共69頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。主要內(nèi)容主要內(nèi)容u 概述概述 u 相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)u 鐘誤差鐘誤差u 衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差u 電離層延遲電離層延遲u 對(duì)流層延遲對(duì)流層延遲u 多路徑誤差多路徑誤差u 其他誤差其他誤差第2頁(yè)/共69頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.1 星歷誤差星歷誤差衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)電離層延遲電離層延遲對(duì)流層折射對(duì)流層折射天線相位中心偏差天線相位中心偏差接收機(jī)鐘差接收機(jī)鐘差接收機(jī)噪聲接收機(jī)噪聲多路徑效應(yīng)第3頁(yè)/共69頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。1、GPS測(cè)量誤差的分類(lèi)測(cè)量誤差的分類(lèi)

2、u與衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星有關(guān)的誤差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)u與傳播途徑有關(guān)的誤差與傳播途徑有關(guān)的誤差電離層延遲電離層延遲對(duì)流層延遲對(duì)流層延遲多路徑效應(yīng)多路徑效應(yīng)u與接收設(shè)備有關(guān)的誤差與接收設(shè)備有關(guān)的誤差接收機(jī)天線相位中心的偏移接收機(jī)天線相位中心的偏移接收機(jī)鐘差接收機(jī)鐘差接收機(jī)內(nèi)部噪聲接收機(jī)內(nèi)部噪聲第4頁(yè)/共69頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、消除或減弱各種誤差影響的方法消除或減弱各種誤差影響的方法1）模型改正法模型改正法 原理和方法原理和方法：對(duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能對(duì)誤差的特性、機(jī)制及產(chǎn)生原因有較深刻了解，能建立理論或經(jīng)驗(yàn)公式

3、。利用模型計(jì)算出誤差影響的建立理論或經(jīng)驗(yàn)公式。利用模型計(jì)算出誤差影響的大小，直接對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正。大小，直接對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正。 所針對(duì)的誤差源所針對(duì)的誤差源： 電離層延遲；電離層延遲； 對(duì)流層延遲；對(duì)流層延遲； 衛(wèi)星鐘差。衛(wèi)星鐘差。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：有些誤差難以模型化。有些誤差難以模型化。第5頁(yè)/共69頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、消除或減弱各種誤差影響的方法消除或減弱各種誤差影響的方法2）求差法求差法 原理和方法原理和方法：誤差具有較強(qiáng)的空間、時(shí)間或其它類(lèi)型的相關(guān)性，誤差具有較強(qiáng)的空間、時(shí)間或其它類(lèi)型的相關(guān)性，通過(guò)觀測(cè)值間一定方式的相互求差，消去或消弱通過(guò)觀測(cè)值間一定方式的相互求差，消

4、去或消弱觀測(cè)值中所包含的相同或相似的誤差影響。觀測(cè)值中所包含的相同或相似的誤差影響。 所針對(duì)的誤差源所針對(duì)的誤差源： 電離層延遲；電離層延遲； 對(duì)流層延遲；對(duì)流層延遲； 與衛(wèi)星相關(guān)誤差；與衛(wèi)星相關(guān)誤差； 與接收機(jī)相關(guān)誤差。與接收機(jī)相關(guān)誤差。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：空間相關(guān)性將隨著測(cè)站間距離的增加而減弱?？臻g相關(guān)性將隨著測(cè)站間距離的增加而減弱。第6頁(yè)/共69頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、消除或減弱各種誤差影響的方法消除或減弱各種誤差影響的方法3）參數(shù)法參數(shù)法 原理和方法原理和方法：把誤差大小作為參數(shù)，在定位過(guò)程中求解出來(lái)。把誤差大小作為參數(shù)，在定位過(guò)程中求解出來(lái)。 所針對(duì)的誤差源所針對(duì)的誤差源：

5、理論上幾乎適用于任何的情況，主要用于接收機(jī)鐘差。理論上幾乎適用于任何的情況，主要用于接收機(jī)鐘差。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不能同時(shí)將所有誤差均作為參數(shù)來(lái)估計(jì)。不能同時(shí)將所有誤差均作為參數(shù)來(lái)估計(jì)。第7頁(yè)/共69頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、消除或減弱各種誤差影響的方法消除或減弱各種誤差影響的方法4）回避法回避法原理和方法原理和方法對(duì)誤差產(chǎn)生的條件及原因有所了解，選擇合適的觀測(cè)地點(diǎn)，避對(duì)誤差產(chǎn)生的條件及原因有所了解，選擇合適的觀測(cè)地點(diǎn)，避開(kāi)易產(chǎn)生誤差的環(huán)境；采用特殊的硬件設(shè)備，削弱誤差的影響。開(kāi)易產(chǎn)生誤差的環(huán)境；采用特殊的硬件設(shè)備，削弱誤差的影響。針對(duì)的誤差源針對(duì)的誤差源電磁波干擾；電磁波干擾；多路

6、徑效應(yīng)。多路徑效應(yīng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：無(wú)法完全避免誤差的影響，具有一定的盲目性。無(wú)法完全避免誤差的影響，具有一定的盲目性。第8頁(yè)/共69頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.2 相對(duì)論效應(yīng)相對(duì)論效應(yīng)u狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論 1905提出；提出； 運(yùn)動(dòng)將使時(shí)間、空間和物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化。運(yùn)動(dòng)將使時(shí)間、空間和物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生變化。u廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論 1915提出；提出； 將相對(duì)論與引力論進(jìn)行了統(tǒng)一。將相對(duì)論與引力論進(jìn)行了統(tǒng)一。第9頁(yè)/共69頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。1、狹義相對(duì)論效應(yīng)狹義相對(duì)論效應(yīng))()(/22212211cVfcVffSSS 結(jié)論：在狹義相對(duì)論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率

7、將變慢。fcVfffSS2212 鐘的頻率與其鐘的頻率與其運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。如果某鐘在慣性空間中靜止時(shí)候有關(guān)。如果某鐘在慣性空間中靜止時(shí)候的鐘頻率為的鐘頻率為 f，那么被安置在以速度，那么被安置在以速度 Vs 運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星上時(shí)，其頻運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星上時(shí)，其頻率為率為:頻率變化量為頻率變化量為:第10頁(yè)/共69頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、廣義相對(duì)論效應(yīng)廣義相對(duì)論效應(yīng) 鐘的頻率與其所處的鐘的頻率與其所處的引力位引力位有關(guān)。若衛(wèi)星所處位置的地球引有關(guān)。若衛(wèi)星所處位置的地球引力位為力位為 Ws , ,地面測(cè)站所處地球引力位為地面測(cè)站所處地球引力位為 WT ，那么同一臺(tái)鐘，那么同一臺(tái)鐘放在地面

8、上和放在衛(wèi)星上其頻率差為放在地面上和放在衛(wèi)星上其頻率差為: :)(rRfcfcWWfTs11222 結(jié)論：在廣義相對(duì)論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的結(jié)論：在廣義相對(duì)論效應(yīng)作用下，衛(wèi)星上鐘的頻率將變快。頻率將變快。第11頁(yè)/共69頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。3、相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘的綜合影響相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘的綜合影響EeeEffeaerarVssScos1coscoscos1)1(2222 根據(jù)衛(wèi)星軌道理論：根據(jù)衛(wèi)星軌道理論：)(22221SVrRcffff EecaffaRcfffsin2)231(2221 在狹義相對(duì)論效應(yīng)和廣義相對(duì)論效應(yīng)的共同作用下，衛(wèi)星上鐘頻率相對(duì)于其在地面上時(shí)總的變

9、化量f 為：第12頁(yè)/共69頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、解決相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘影響的方法解決相對(duì)論效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星鐘影響的方法fEecaffaRcfff10222110443. 4sin2)231( 分兩步分兩步：首先假定衛(wèi)星軌道為：首先假定衛(wèi)星軌道為圓軌道圓軌道的情況；然后的情況；然后 考慮衛(wèi)星軌道為考慮衛(wèi)星軌道為橢圓軌道橢圓軌道的情況。的情況。第一步：第一步：假設(shè)衛(wèi)星軌道為圓軌道的情況，則假設(shè)衛(wèi)星軌道為圓軌道的情況，則e=0取取m m398600.5km3/s2,c=299792.458km/s,R=6378km,a=26560km則可得到則可得到:第13頁(yè)/共69頁(yè)第十三頁(yè)，編

10、輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。MHzMHz52299999954.10)10443.41(23.1010解決方法解決方法:在地面上將要搭載到衛(wèi)星上去的鐘的頻在地面上將要搭載到衛(wèi)星上去的鐘的頻率調(diào)低，調(diào)低后的頻率為：率調(diào)低，調(diào)低后的頻率為：第14頁(yè)/共69頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。Eecaffsin22 第二步：第二步：考慮衛(wèi)星軌道為橢圓軌道的情況，考慮衛(wèi)星軌道為橢圓軌道的情況，則需考慮頻則需考慮頻率變化的第二項(xiàng)率變化的第二項(xiàng)由此引起的傳播時(shí)間誤差為由此引起的傳播時(shí)間誤差為: :由此引起的測(cè)距誤差為由此引起的測(cè)距誤差為: :)(sin2290sin22nsEeEecat )(sin42

11、.686sin2mEeEeca 第15頁(yè)/共69頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。解決方法解決方法: :在在t 時(shí)刻，衛(wèi)星鐘讀數(shù)加上時(shí)刻，衛(wèi)星鐘讀數(shù)加上 ，或?qū)τ^測(cè)距離加上，或?qū)τ^測(cè)距離加上 t XXc 2距離改正的另外一種形式：距離改正的另外一種形式：衛(wèi)星位置矢量衛(wèi)星速度矢量第16頁(yè)/共69頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.3 鐘誤差鐘誤差u衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差u接收機(jī)鐘差接收機(jī)鐘差第17頁(yè)/共69頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。衛(wèi)星鐘在衛(wèi)星鐘在 t 時(shí)刻的鐘差可表示為：時(shí)刻的鐘差可表示為：ttdttyttattaat0)()()(202010ttdttytatata0)

12、(:020100是隨機(jī)項(xiàng)漂）（也稱(chēng)鐘的老化率或頻半時(shí)刻該鐘的加速度的一時(shí)刻的鐘速（頻偏）時(shí)刻的鐘差1、衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差第18頁(yè)/共69頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。1、衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差分類(lèi)分類(lèi) 物理同步誤差物理同步誤差：由：由GPS衛(wèi)星上的衛(wèi)星鐘直接給出衛(wèi)星上的衛(wèi)星鐘直接給出的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)間之差。時(shí)間之差。 數(shù)學(xué)同步誤差數(shù)學(xué)同步誤差：經(jīng)多項(xiàng)式改正后的衛(wèi)星鐘時(shí)間：經(jīng)多項(xiàng)式改正后的衛(wèi)星鐘時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)間之差。時(shí)間之差。消除方法消除方法 模型改正模型改正 采用采用IGS精密衛(wèi)星鐘差精密衛(wèi)星鐘差 相對(duì)定位或差分定位（求差法）相對(duì)定位或差分定位（求差法）2210TO

13、CtaTOCtaat第19頁(yè)/共69頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。如果衛(wèi)星鐘差為如果衛(wèi)星鐘差為t i ，則對(duì)兩，則對(duì)兩個(gè)測(cè)站上測(cè)距的影響均為：個(gè)測(cè)站上測(cè)距的影響均為：12itc 兩個(gè)測(cè)站對(duì)同一顆衛(wèi)星的兩個(gè)測(cè)站對(duì)同一顆衛(wèi)星的觀測(cè)值可寫(xiě)為：觀測(cè)值可寫(xiě)為： 2211相減后可得：相減后可得：2121 求差法消除衛(wèi)星鐘差求差法消除衛(wèi)星鐘差第20頁(yè)/共69頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。衛(wèi)星鐘差消除方法所適用的情況模型改正：主要用于實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位采用IGS精密衛(wèi)星鐘差：事后定位相對(duì)定位或差分定位（求差法） ：多臺(tái)接收機(jī)的相對(duì)或差分定位第21頁(yè)/共69頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分

14、。2、接收機(jī)鐘差接收機(jī)鐘差定義定義接收機(jī)鐘與理想的接收機(jī)鐘與理想的GPS時(shí)之間存在的偏差和漂移。時(shí)之間存在的偏差和漂移。應(yīng)對(duì)方法應(yīng)對(duì)方法 作為未知數(shù)處理；作為未知數(shù)處理； 相對(duì)定位或差分定位。相對(duì)定位或差分定位。第22頁(yè)/共69頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。參數(shù)法求接收機(jī)鐘差參數(shù)法求接收機(jī)鐘差（ X, Y, Z ）, dt 第23頁(yè)/共69頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。如果接收機(jī)鐘差為如果接收機(jī)鐘差為t j ，則對(duì)，則對(duì)測(cè)站上測(cè)距的影響為：測(cè)站上測(cè)距的影響為：jtc 對(duì)兩顆衛(wèi)星觀測(cè)值可寫(xiě)為：對(duì)兩顆衛(wèi)星觀測(cè)值可寫(xiě)為： 2211相減可得：相減可得：2121 求差法消除接收機(jī)

15、鐘差求差法消除接收機(jī)鐘差第24頁(yè)/共69頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.4 衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星星歷誤差1 1、定義定義：由星歷所給出的衛(wèi)星在空間中的位置與：由星歷所給出的衛(wèi)星在空間中的位置與其實(shí)際位置之差。其實(shí)際位置之差。2 2、星歷類(lèi)型星歷類(lèi)型廣播星歷廣播星歷由由GPS的地面控制部分所確定和提供的，經(jīng)的地面控制部分所確定和提供的，經(jīng)GPS衛(wèi)星衛(wèi)星向全球所有用戶(hù)公開(kāi)播發(fā)的一種向全球所有用戶(hù)公開(kāi)播發(fā)的一種預(yù)報(bào)星歷預(yù)報(bào)星歷。精密星歷精密星歷為滿足大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究等精密應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闈M足大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究等精密應(yīng)用領(lǐng)域的需要而研制、生產(chǎn)的一種高精度的的需要而研制、生產(chǎn)的一種高精

16、度的事后星歷事后星歷。第25頁(yè)/共69頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。IGS跟蹤站網(wǎng)跟蹤站網(wǎng)第26頁(yè)/共69頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。衛(wèi)星號(hào)衛(wèi)星號(hào)衛(wèi)星號(hào)衛(wèi)星號(hào)1-0.66.1-1.7173.20-0.824.15.3-5.019-1.1-0.8-1.536.3-3.8-2.120-2.50.6-0.84-1.1-0.9-1.221-0.3-2.3-1.452.20.91.122-1.0-1.2-3.86-2.2-13.0-3.823-3.3-1.51.873.13.3-0.3242.40.41.080.13.4-1.525-5.40.5-3.391.8-0.50.62

17、6-0.30.91.0101.70.6-2.1270.71.71.911-1.1-0.51.4280.2-4.7l13-0.30.5-1.529-1.8-3.4-1.8140.9-0.53.0300.70.6-1.2151.4-4.5-1.1316.1-3.63.7xyzxyz廣播星歷和廣播星歷和IGS精密星歷給出的衛(wèi)星位置之差精密星歷給出的衛(wèi)星位置之差(m)（2000年年12月月26日日2時(shí)）時(shí)）第27頁(yè)/共69頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。3、消除或削弱星歷誤差的方法消除或削弱星歷誤差的方法采用精密星歷采用相對(duì)定位或差分定位第28頁(yè)/共69頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn)

18、分。5.5 電離層延遲電離層延遲第29頁(yè)/共69頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。10km50km100km對(duì)流層對(duì)流層平流層平流層中間層中間層電離層（熱層、暖層）電離層（熱層、暖層）集中了大約75的大氣質(zhì)量和90以上的水汽質(zhì)量 。在衛(wèi)星導(dǎo)航定位中，將這一部分大氣對(duì)信號(hào)的影響稱(chēng)為電離層延遲。在衛(wèi)星導(dǎo)航定位中，將這一部分大氣對(duì)信號(hào)的影響統(tǒng)稱(chēng)為對(duì)流層延遲。地球大氣結(jié)構(gòu)第30頁(yè)/共69頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。1、電離層延遲的概念電離層延遲的概念 電磁波信號(hào)在穿過(guò)電離層時(shí)，傳播速度會(huì)發(fā)生變電磁波信號(hào)在穿過(guò)電離層時(shí)，傳播速度會(huì)發(fā)生變化；傳播路徑也會(huì)略微彎曲，從而使信號(hào)的傳播時(shí)間化

19、；傳播路徑也會(huì)略微彎曲，從而使信號(hào)的傳播時(shí)間乘以真空中的光速所得到的距離不等于信號(hào)源到接收乘以真空中的光速所得到的距離不等于信號(hào)源到接收機(jī)的幾何距離。觀測(cè)距離與幾何距離之差稱(chēng)為電離層機(jī)的幾何距離。觀測(cè)距離與幾何距離之差稱(chēng)為電離層延遲。延遲。GPS測(cè)量中一般僅考慮傳播速度的變化。測(cè)量中一般僅考慮傳播速度的變化。第31頁(yè)/共69頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、相速度與群速度相速度與群速度相速度相速度：?jiǎn)我活l率單一頻率的電磁波的相位傳播速度。的電磁波的相位傳播速度。群速度群速度：不同頻率的：不同頻率的一組電磁波一組電磁波在介質(zhì)中的傳播速在介質(zhì)中的傳播速度。度。第32頁(yè)/共69頁(yè)第三十二

20、頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。 載波的相位以相速度在電離層中傳播。測(cè)距碼以群速度在電離層中傳播。第33頁(yè)/共69頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。3、電離層對(duì)電磁波傳播速度的影響電離層對(duì)電磁波傳播速度的影響電磁波的傳播速度與介質(zhì)的折射率有關(guān)：電磁波的傳播速度與介質(zhì)的折射率有關(guān)：ncv 電離層對(duì)電磁波的相折射率和群折射率分別為：電磁波在電離層中相速度和群速度分別為：23 .401fNnep 23 .401fNneG )3.401(2fNcncvepp)3.401(2fNcncveGGNe為電子密度，f為載波頻率第34頁(yè)/共69頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、電離層對(duì)電離層

21、對(duì)GPS觀測(cè)值的影響觀測(cè)值的影響若信號(hào)傳播時(shí)間若信號(hào)傳播時(shí)間 ，則電離層對(duì)測(cè)距碼測(cè)得距離的影響：，則電離層對(duì)測(cè)距碼測(cè)得距離的影響：t dtVtGGdsNfse23.40dtfNccte)3.40(2dtNcftcte23.40第35頁(yè)/共69頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。同樣，電離層對(duì)載波相位測(cè)距的影響：dsNfseP23 .40結(jié)論：在僅顧及頻率平方項(xiàng)的情況下，電離層折射對(duì)測(cè)距碼和載波相位觀測(cè)值的影響大小相等，符號(hào)相反。第36頁(yè)/共69頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5、電子密度電子密度Ne與總電子含量與總電子含量TEC總電子含量（總電子含量（TEC Total Ele

22、ctron Content）電離層TEC柱體底面積為1沿信號(hào)傳播路徑上，底面積為單位面積的一個(gè)柱體內(nèi)所沿信號(hào)傳播路徑上，底面積為單位面積的一個(gè)柱體內(nèi)所含的電子總數(shù)。含的電子總數(shù)。dsNTECse 第37頁(yè)/共69頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。電子密度與大氣高度的關(guān)系電子密度與大氣高度的關(guān)系第38頁(yè)/共69頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。電子含量與地方時(shí)的關(guān)系電子含量與地方時(shí)的關(guān)系夏威夷太陽(yáng)觀測(cè)站實(shí)測(cè)垂直方向總電子含量（夏威夷太陽(yáng)觀測(cè)站實(shí)測(cè)垂直方向總電子含量（VTEC）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)第39頁(yè)/共69頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。電子含量與太陽(yáng)活動(dòng)情況的關(guān)系電子含量與

23、太陽(yáng)活動(dòng)情況的關(guān)系1700年年 1995年太陽(yáng)黑子數(shù)年太陽(yáng)黑子數(shù) 電子含量與太陽(yáng)活動(dòng)密切相關(guān)，電子含量與太陽(yáng)活動(dòng)密切相關(guān)，太陽(yáng)活動(dòng)劇烈時(shí)，電子含量增加太陽(yáng)活動(dòng)劇烈時(shí)，電子含量增加 太陽(yáng)活動(dòng)周期約為太陽(yáng)活動(dòng)周期約為1111年年第40頁(yè)/共69頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。電子含量與地理位置的關(guān)系電子含量與地理位置的關(guān)系2002.5.15 1:00 23:00 2小時(shí)間隔全球小時(shí)間隔全球VTEC分布分布第41頁(yè)/共69頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。6、常用電離層延遲改正方法常用電離層延遲改正方法經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ透恼?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ透恼?方法：根據(jù)以往觀測(cè)結(jié)果所建立的模型方法：根據(jù)以往觀測(cè)結(jié)果

24、所建立的模型 改正效果：較差改正效果：較差雙頻改正雙頻改正 方法：利用雙頻觀測(cè)值直接計(jì)算出延遲改正或組成無(wú)電離方法：利用雙頻觀測(cè)值直接計(jì)算出延遲改正或組成無(wú)電離層延遲的組合觀測(cè)量層延遲的組合觀測(cè)量 效果：改正效果最好效果：改正效果最好實(shí)測(cè)模型改正實(shí)測(cè)模型改正 方法：利用實(shí)際觀測(cè)所得到的離散的電離層延遲（或電方法：利用實(shí)際觀測(cè)所得到的離散的電離層延遲（或電子含量），建立模型（如內(nèi)插）子含量），建立模型（如內(nèi)插） 效果：改正效果較好效果：改正效果較好第42頁(yè)/共69頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。6.1雙頻改正模型求兩個(gè)信號(hào)的電離層改正雙頻改正模型求兩個(gè)信號(hào)的電離層改正dsNfse 23

25、40.令令A(yù)dsNse 3 .40，則對(duì)于則對(duì)于L1, L2頻率測(cè)碼偽距：頻率測(cè)碼偽距： 222211fAfA相減相減2122fAfA第43頁(yè)/共69頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。212212fAfAtc222221fff 21fA1)(6469.0ionV1221154573.1)(54573.1)(tcVion兩個(gè)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間差第44頁(yè)/共69頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。212212fAfAtc1221254573.2)(54573.2)(tcVion22fA 239280)(.ionV 212221fff 第45頁(yè)/共69頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期五：二十

26、二點(diǎn) 分。2154573. 154573. 2 12212154573.254573.1tctc122545731545732mm ).().(組合后的觀測(cè)噪聲：組合后的觀測(cè)噪聲：（無(wú)電離層組合觀測(cè)值）（無(wú)電離層組合觀測(cè)值）第46頁(yè)/共69頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。6.2 雙頻改正模型線性組合雙頻改正模型線性組合法法 222211fAfA 式乘式乘 m 式乘式乘 n相加相加)()(222121,fAnfAmnmnmnm )()(222121fAnfAmnmnm第47頁(yè)/共69頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。令令 102221nmfAnfAm222122222121,f

27、ffnfffm 21,54573. 154573. 2nm 第48頁(yè)/共69頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。6.3 雙頻改正模型雙頻改正模型 線性組合法線性組合法( (針對(duì)載波針對(duì)載波) ) 2222221111fANfAN)()(22221211222121,fffffffnm 22221211222121,NffffNfffNnm nm,？nmnmnmN,)(第49頁(yè)/共69頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.6 對(duì)流層延遲對(duì)流層延遲為為離離時(shí)，信號(hào)傳播的真實(shí)距時(shí)，信號(hào)傳播的真實(shí)距當(dāng)信號(hào)傳播時(shí)間為當(dāng)信號(hào)傳播時(shí)間為t 1、對(duì)流層延遲大小若對(duì)流層中某處的大氣折射系數(shù)為若對(duì)流

28、層中某處的大氣折射系數(shù)為n，則則電磁波在該處的傳播速電磁波在該處的傳播速度為：度為：ncv tdtnc tvdt tdtnc)(11第50頁(yè)/共69頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。稱(chēng)稱(chēng)其其為為大大氣氣折折射射指指數(shù)數(shù)通通常常令令,10)1(6 nN稱(chēng)為對(duì)流層延遲稱(chēng)為對(duì)流層延遲 sdsn)(1 tdtnc)(11sdntcs )(1第51頁(yè)/共69頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。2、對(duì)流層延遲與頻率的關(guān)系對(duì)流層延遲與頻率的關(guān)系42068. 08864. 4604.287N 折射指數(shù)與信號(hào)波長(zhǎng)的關(guān)系(波長(zhǎng)單位mm) 對(duì)流層對(duì)不同波長(zhǎng)的波的折射效應(yīng)類(lèi)型類(lèi)型波長(zhǎng)波長(zhǎng)(m mm)N紅光

29、紅光0.72297. 2829紫光紫光0.40320.8003L11902936.728287.6040L22442102.134287.6040第52頁(yè)/共69頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。3、大氣折射指數(shù)大氣折射指數(shù)N與氣象元素的關(guān)系與氣象元素的關(guān)系大氣折射指數(shù)大氣折射指數(shù)N與溫度、氣壓和濕度的關(guān)系與溫度、氣壓和濕度的關(guān)系。為水氣壓，單位為水氣壓，單位；單位單位為氣溫，為絕對(duì)溫度，為氣溫，為絕對(duì)溫度，；為大氣壓，單位為大氣壓，單位稱(chēng)為濕氣分量；稱(chēng)為濕氣分量；稱(chēng)為干氣分量；稱(chēng)為干氣分量；其中：其中：mbareKTmbarPNNTeTPNNNwdwd248106 .776 .77

30、第53頁(yè)/共69頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、對(duì)流層改正模型對(duì)流層改正模型u基本思想基本思想 推導(dǎo)出折射指數(shù)與高度的關(guān)系推導(dǎo)出折射指數(shù)與高度的關(guān)系 沿高度進(jìn)行積分，推導(dǎo)出垂直方向上的對(duì)流層延遲沿高度進(jìn)行積分，推導(dǎo)出垂直方向上的對(duì)流層延遲 通過(guò)投影（映射）函數(shù)，得出信號(hào)傳播方向上的對(duì)流層通過(guò)投影（映射）函數(shù)，得出信號(hào)傳播方向上的對(duì)流層延遲延遲垂直方向垂直方向信號(hào)方向信號(hào)方向第54頁(yè)/共69頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。MRCRTPVgdhdPdhdTd ；44)()()()(swwswsddsdwdhhhhNhhhhNNNN 11000162737214840136s

31、 wsdhTh).(.，的量表示為測(cè)站上的值含下標(biāo)其中：第55頁(yè)/共69頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、對(duì)流層改正模型對(duì)流層改正模型 霍普菲爾德霍普菲爾德( (Hopfield) )模型模型為水氣壓為水氣壓）（swsdswsswsdssdwdwdehThhheTKhhTPKEKEKsss1100016.27372.14840136)(4810102 .155)(102 .155)25. 2sin()25. 6sin(277212212 第56頁(yè)/共69頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、對(duì)流層改正模型對(duì)流層改正模型 霍普菲爾德霍普菲爾德(Hopfield)模型模型投影函

32、數(shù)的修正投影函數(shù)的修正高度有關(guān)的量。高度有關(guān)的量。是與測(cè)站氣壓、溫度、是與測(cè)站氣壓、溫度、其中，其中，具有如下形式：具有如下形式：和和其中，其中，321321,sintansin1aaaaEaEaEmmmmKmKSSSwdwwddwd 第57頁(yè)/共69頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、對(duì)流層改正模型對(duì)流層改正模型 薩斯塔莫寧薩斯塔莫寧(Saastamoinen)模型模型擬合后的公式擬合后的公式283210716. 01015. 016. 1)4810(16)05. 01255(sin002277. 0sssssssshhactgEeTPTEEEEEtgaeTPEs 其中：其中：第5

33、8頁(yè)/共69頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。4、對(duì)流層改正模型對(duì)流層改正模型 勃蘭克勃蘭克（Black）模型模型20. 0)69. 3(002312. 013000)96. 3(98.148)6 . 0(92. 1)273(00015. 0076. 0833. 0)()1(1cos(1)()1(1cos(1123 . 002020 wsssdwsdEswwsddKTPTKhThEbTlEbhhlEKEbhhlEKs其中：其中：第59頁(yè)/共69頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5、對(duì)流層模型綜述對(duì)流層模型綜述 不同模型所算出的高度角不同模型所算出的高度角30 以上方向的延遲差異不大。以上方向的延遲差異不大。 Black模型可以看作是模型可以看作是Hopfield模型的修正形式。模型的修正形式。 Saastamoinen模型與模型與Hopfield模型的差異要大于模型的差異要大于Black模型與模型與Hopfield模型的模型的差異。差異。第60頁(yè)/共69頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。6、氣象元素的測(cè)定u 氣象元素 干溫、濕溫、氣壓 干溫、相對(duì)濕度、氣壓u 測(cè)定方法 通風(fēng)干濕溫度表 空盒氣壓表 自動(dòng)化的電子儀器通風(fēng)干濕表通風(fēng)干濕表空盒氣壓表空盒氣壓表第61頁(yè)/共69頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期五：二十二點(diǎn) 分。5.