子情境2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差演示教學(xué)

子情境2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差一、衛(wèi)星鐘差由前述GPS定位原理可知，GPS偽距觀測量與GPS位置和站點位置有關(guān)。由于衛(wèi)星的位置是時間的函數(shù)，所以GPS的觀測量，均以精密測時為依據(jù)。在GPS定位中，無論是碼相位觀測或載波相位觀測，均要求衛(wèi)星鐘與接收機鐘保持嚴(yán)格同步。實際上，盡管GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘（銣鐘和銫鐘），但它們與理想的GPS時之間，仍存在著難以避免的偏差或漂移。這種偏差就是衛(wèi)星鐘鐘差。衛(wèi)星鐘鐘差的總量約在1ms以內(nèi)，由此引起的等效距離誤差，約可達300km。一、衛(wèi)星鐘差

衛(wèi)星鐘的鐘差包括由鐘差、頻偏、頻漂等產(chǎn)生的誤差，也包含鐘的隨機誤差。對于衛(wèi)星鐘的這種偏差，一般可以通過對衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測而精確地確定，并表示為以下二階多項式的形式：其中為參考歷元；系數(shù)、、分別表示衛(wèi)星鐘在參考歷元時刻的鐘差、鐘速（或頻率偏差）及鐘速變率（或老化率）※這些參數(shù)數(shù)值，由衛(wèi)星的主控站測定，之后注入衛(wèi)星，并通過衛(wèi)星的導(dǎo)航電文提供給用戶。

一、衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差影響載波相位觀測量：單差觀測量：衛(wèi)星鐘差處理方法：（1）經(jīng)以上二次多項式鐘差模型改正后，各衛(wèi)星鐘之間的同步差可保持在20ns以內(nèi)，由此引起的等效距離偏差將不會超過6m。（2）衛(wèi)星鐘差或經(jīng)改正后的殘差，在相對定位中，可以通過觀測量求差（或差分）的方法消除。二、衛(wèi)星軌道偏差目前，用戶通過導(dǎo)航電文，所得到的衛(wèi)星軌道信息，其相應(yīng)的位置誤差約為20m～40m。但隨著攝動力模型和定軌技術(shù)的不斷完善，上述衛(wèi)星的位置精度，將可提高到5m～10m。衛(wèi)星的軌道誤差，是當(dāng)前利用GPS定位的重要誤差來源之一。二、衛(wèi)星軌道偏差基線長度（km）基線相對誤差（）容許軌道誤差（m）1.010.0100.01000.0101.00.10.01250.025.02.50.25GPS衛(wèi)星距地面觀測站的最大距離，約為25000km，如果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表所示。可見，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。二、衛(wèi)星軌道偏差在GPS定位中，根據(jù)不同的要求，處理衛(wèi)星軌道誤差的方法原則上有三種：忽略軌道誤差法、軌道改進法、求差法。1.忽略軌道誤差這時簡單地認為，由導(dǎo)航電文所獲知的衛(wèi)星軌道信息，是不含誤差的。很明顯，這時衛(wèi)星軌道實際存在的誤差，將成為影響定位精度的主要因素之一。這一方法，廣泛地應(yīng)用于定位精度要求不高的工作，如實時單點定位。二、衛(wèi)星軌道偏差2.采用軌道改進法處理觀測數(shù)據(jù)這一方法的基本思想是，在數(shù)據(jù)處理中，引入表征衛(wèi)星軌道偏差的改正參數(shù)，并假設(shè)在短時間內(nèi)這些參數(shù)為常量，將其作為估量與其它未知參數(shù)一并求解。二、衛(wèi)星軌道偏差由前面的討論已知，衛(wèi)星的軌道偏差，主要是由各種攝動力的綜合作用而產(chǎn)生的。由于攝動力對衛(wèi)星軌道6個參數(shù)的影響并不相同。而且在對衛(wèi)星軌道攝動進行修正時，所采用的各攝動力模型精度也不一樣，所以，在用軌道改進法進行數(shù)據(jù)處理時，根據(jù)引入軌道偏差改正數(shù)的不同，又分為短弧法和半短弧法。表攝動力對衛(wèi)星軌道的影響（以m計）（1987.5.14，4小時積累量）二、衛(wèi)星軌道偏差（1）短弧法即引入全部6個軌道偏差改正數(shù)（d、d、

d、d、d、dv），作為待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與其它待估參數(shù)一并求解。這種方法，可以明顯地減弱軌道偏差的影響，從而提高定位的精度。但其計算工作量較大。二、衛(wèi)星軌道偏差（2）半短弧法半短狐法是根據(jù)攝動力對軌道參數(shù)的不同影響，只對其中影響較大的參數(shù)，引入相應(yīng)的改正數(shù)作為待估參數(shù)。由上表可見，攝動力對軌道參數(shù)和的影響較大，也就是說，對軌道的切向和徑向影響較大。所以，當(dāng)采用半短弧法處理觀測成果時，一般普遍引入軌道切向（dq）、徑向（dr）和法向（df）（垂直軌道面方向）三個改正數(shù)作為待估量。半短弧法計算工作量較短弧法明顯減少，但同樣可以有效地減弱軌道偏差的影響。根據(jù)分析，目前經(jīng)半短弧法修正后的衛(wèi)星軌道偏差，將不會超過10m。軌道改進法，一般用于精度要求較高的定位工作，需要測后處理。關(guān)于軌道改進法的細節(jié)，請參閱有關(guān)文獻。二、衛(wèi)星軌道偏差3.同步觀測值求差這一方法是利用在兩個或多個觀測站上，對同一衛(wèi)星的同步觀測值求差，以減弱衛(wèi)星軌道誤差的影響。由于同一衛(wèi)星的位置誤差，對不