學生手冊：衛(wèi)星定位測量的誤差影響及其對策

衛(wèi)星定位測量的誤差影響及其對策【目的、要求】1．GPS測量誤差的來源與分類；2．理解并掌握與GPS接收機相關的誤差及對策；3．理解與GPS差分定位相關的誤差及對策。【學習內(nèi)容】1.與GPS衛(wèi)星有關的誤差1.1衛(wèi)星星歷誤差指廣播星歷或其它軌道信息給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星真實位置之間的差值。GPS衛(wèi)星星歷是根據(jù)監(jiān)測站連續(xù)跟蹤GPS衛(wèi)星的信息，由主控站對衛(wèi)星作精密定軌計算得到的，廣播星歷又是由定軌結果外推得出，因此廣播星歷的精度是有限的，不利于高精度用戶對廣播星歷的使用。一些國際性科學研究組織為了克服這種困難，建立了全球范圍大量分布的衛(wèi)星跟蹤站，對觀測數(shù)據(jù)做精密的定軌計算，可以提供高精度的后處理用的GPS星歷，其中IGS精密星歷，據(jù)稱其絕對定軌精度已達5cm。1.2衛(wèi)星鐘誤差由于衛(wèi)星位置是時間的函數(shù)，所以GPS的觀測量均以精密測時為前提。雖然GPS衛(wèi)星均配有高精度的原子鐘，但它們與理想的GPS時之間仍會有偏差，因而帶來定位誤差。對此衛(wèi)星導航電文里是用二階多項式表示這種偏差量，而對于IGS精密星歷，在解算出各歷元時刻GPS衛(wèi)星的軌道位置時，也提供了關于此衛(wèi)星的時鐘偏差量，準確度在0.5ns～5.0ns以內(nèi)，由此引起的等效距離誤差在0.5m左右。2.與信號傳播有關的誤差GPS信號傳播誤差主要是大氣折射誤差和多路徑效應。大氣折射誤差分為電離層折射影響和對流層折射影響。使用雙頻GPS接收機可以有效消除這種影響。多路徑效應是指接收機天線除直接收到來自GPS衛(wèi)星的信號外，還可能收到天線周圍地物反射來的信號。這兩種信號疊加在一起將會引起測量參考點（相位中心）的變化而帶來誤差。這種變化隨天線周圍反射面的性質(zhì)而異，難以控制，多路徑效應具有周期性誤差，其變化幅度可達數(shù)厘米。消除或減弱多路徑效應，除了采用載波相位測量方法外，一般是采用造型適宜且屏蔽良好的天線，可以阻擋來自水平面以下的多路徑信號被接收。有些多路徑信號來自高大建筑物表面反射的多路徑信號，它具有較大的高度角值，可以直接進入接收機天線。因此在進行GPS測量選址時應避開高大建筑物。3.與接收設備有關的誤差3.1觀測誤差觀測誤差分為儀器安置誤差和觀測分辨誤差。天線的安置誤差主要有天線的整平誤差、對中誤差、量取天線高的誤差。在觀測中認真操作，可以減少這些誤差的影響。一般而言，觀測分辨誤差約為信號波長的1%。由于載波的波長遠小于GPS偽隨機測距碼的長度，因此采用載波相位觀測量可以獲取更高的精度。3.2鐘差、相位中心誤差接收機的鐘差一般是在數(shù)據(jù)處理中作為未知數(shù)來解出。另外在作差分法相對定位時，也可以通過在不同衛(wèi)星之間求差來消除這部分影響，因此外業(yè)觀測時不必考慮其影響。GPS測量的觀測值都是以天線的相位中心為準的，外業(yè)測量時只能觀察到天線的幾何中心，因此這種天線的幾何中心與相位中心的不一致會導致相位中心誤差產(chǎn)生。所以新購置的GPS接收機使用前應進行檢定。另外，若采用同種型號的接收機天線，可以近似認為相位中心與幾何中心的偏離情況是一致的，觀測時統(tǒng)一對天線的方向標定向，使各天線的指北極都指向正北方向，就可以用觀測值的求差削弱其影響。二戰(zhàn)美國怎么飛到日本的？怎么導航航速決定里程，里程決定坐標，坐標決定區(qū)域，區(qū)域來自地圖。導航圖，地面雷達，偵查，陀螺儀用地圖~

找地標~~

航線都是預先設定的~~

高空遠程轟炸機用羅盤和陀螺儀~~

最終還是需要和地面特征物比對~~記得初期陸航的轟炸機返航時可以根據(jù)廣播電臺的長波信號來大致保持方向性~~

德軍轟炸機也曾根據(jù)盟國廣播的信號來尋找轟炸目標~

這大概就是德軍轟炸機導航系統(tǒng)的最初由來~~

海航肯定是比較可悲~

為保持無線電靜默只能讓飛行員自己來根據(jù)航速、羅盤和星座根據(jù)地圖計算位置來返航~~

好像后期也有了專用于導航的無線電引導機~~飛機導航系統(tǒng)(aircraftnavigationsystem)發(fā)展歷史

早期的飛機主要靠目視導航。

20世紀20年代開始發(fā)展儀表導航。飛機上有了簡單的儀表，靠人工計算得出飛機當時的位置。

30年代出現(xiàn)無線電導航，首先使用的是中波四航道無線電信標和無線電羅盤。

40年代初開始研制超短波的伏爾導航系統(tǒng)和儀表著陸系統(tǒng)（見無線電控制著陸）。

50年代初慣性導航系統(tǒng)用于飛機導航。

50年代末出現(xiàn)多普勒導航系統(tǒng)。

60年代開始使用遠程無線電羅蘭C導航系統(tǒng)，作用距離達到2000公里。為滿足軍事上的需要還研制出塔康導航系統(tǒng)，后又出現(xiàn)伏爾塔克導航系統(tǒng)及超遠程的奧米加導航系統(tǒng)，作用距離已達到10000公里。

1963年出現(xiàn)衛(wèi)星導航。

70年代以后發(fā)展全球定位導航系統(tǒng)。

伏爾導航系統(tǒng)VHFomnidirectionalrange—VOR二戰(zhàn)的戰(zhàn)斗機采用的是ADF導航，這個問題因該飛民航的兄弟們很清楚但我說說我了解的內(nèi)容，ADF用的是短波導航，在飛機上的無線電羅盤上雙線代表這無線電臺的方向這個無線電臺可以是專門的，也可是短波無線電廣波電臺只要你知道他的工作頻率就有了，無線電羅盤上的單針指的是飛機的航向，這個航向由磁羅盤得到的。飛行時只要你的它和雙針重合就說明你在回歸或者飛離的航線上，實際上這個導航方法就向燈塔告訴你你基地相對你的位置。但是這個導航臺無法知道你的在地圖上的具體位置。（但實際上有方法可以解決）。而且當短波無線電工作時會影響到其指示?，F(xiàn)在如果飛行員知道兩個無線電臺。只要切換工作頻率，記住兩個電臺的角度。在地圖上以這兩個電臺用上面測出的角度。畫兩條射線相交就是自身飛機在地圖上的位置。ADF優(yōu)點是導航距離遠不受地球曲率影響。我所知道VOR因為是申高頻受地球曲率影響距離不遠。低空效果不好。而ADF一般達到了300KM。但他受電離層影響大，抗干擾不強。和短波收音機一樣白天的效果工作距離不好的信息，影響RTK定位結果正確性。1.1差分信號調(diào)制解調(diào)誤差差分信號調(diào)制誤差差分信號解調(diào)誤差1.2外界環(huán)境干擾影響數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于傳輸外部信道不可避免地受外界環(huán)境的噪聲干擾，使傳輸數(shù)據(jù)產(chǎn)生差錯，使得接收機接收錯誤的信息。造成可能因錯誤數(shù)據(jù)而不被GPS接收機所接受，也可能GPS接收后產(chǎn)生錯誤的結果。因此必須進行差錯控制?！緦W習重點】1．掌握GPS定位測量三個方面的誤差來源；2．理解與GPS接收機、差分定位有關的誤差的性質(zhì)、大小以及對定位所產(chǎn)生