GPS衛(wèi)星為什么會(huì)產(chǎn)生誤差及誤差來源

2018年04月04日 15:32北京中新創(chuàng)科技有限公司點(diǎn)擊量：2898

　　衛(wèi)星鐘差是指GPS衛(wèi)星上原子鐘的鐘面時(shí)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的差別。為了保證時(shí)鐘的精度，GPS衛(wèi)星均采用高精度的原子鐘，但它們與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的偏差和漂移和漂移總量仍在1ms～0.1ms以內(nèi)，由此引起的等效的定位誤差將達(dá)到300km～30km。這是系統(tǒng)誤差，必須加于修正。

　　(3)SA誤差

　　SA(Selective Availability)政策即可用性選擇政策，為了限制非特許用戶利用GPS進(jìn)行高精度點(diǎn)定位而采用的降低系統(tǒng)精度的政策。它包括降低廣播星歷精度的ε技術(shù)和在衛(wèi)星基本頻率上附加一隨機(jī)抖動(dòng)的δ技術(shù)。實(shí)施SA技術(shù)后，SA誤差已經(jīng)成為影響GPS定位誤差的zui主要因素。雖然美國在2000年5月1日取消了SA，但是戰(zhàn)時(shí)或必要時(shí)，美國仍可能恢復(fù)或采用類似的干擾技術(shù)。

　　(4)相對論效應(yīng)的影響

　　這是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)所處的狀態(tài)(運(yùn)動(dòng)速度和重力位)不同引起的衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘之間的相對誤差。由于衛(wèi)星鐘和地面鐘存在相對運(yùn)動(dòng)，相對于地面鐘，衛(wèi)星鐘走得慢，這會(huì)影響電磁波傳播時(shí)間的測定。

　　2.與傳播途徑有關(guān)的誤差

　　(1)電離層延遲

　　在地球上空距地面50～100 km 之間的電離層中,氣體分子受到太陽等天體各種射線輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈電離,形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)GPS 信號(hào)通過電離層時(shí),與其他電磁波一樣,信號(hào)的路徑要發(fā)生彎曲,傳播速度也會(huì)發(fā)生變化,從而使測量的距離發(fā)生偏差,這種影響稱為電離層延遲。

　　(2)對流層延遲

　　對流層的大氣密度比電離層大,大氣狀態(tài)也復(fù)雜。GPS 信號(hào)通過對流層時(shí),信號(hào)的傳播路徑會(huì)發(fā)生彎曲,從而令距離測量產(chǎn)生偏差,這種現(xiàn)象稱為對流層延遲。

　　(3)多路徑效應(yīng)

　　測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號(hào)(反射波)進(jìn)入接收機(jī)天線,對直接來自衛(wèi)星的信號(hào)(直接波) 產(chǎn)生干涉,從而使觀測值偏離,產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。這種由于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干涉時(shí)延效應(yīng)被稱作多路徑效應(yīng)。

　　3.與GPS 接收機(jī)有關(guān)的誤差

　　(1)接收機(jī)鐘差

　　GPS接收機(jī)一般采用高精度的石英鐘,接收機(jī)的鐘面時(shí)與GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的差異稱為接收機(jī)鐘差。

　　(2)接收機(jī)的位置誤差

　　接收機(jī)天線相位中心相對測站標(biāo)石中心位置的誤差,稱為接收機(jī)位置誤差。

　　(3)接收機(jī)天線相位中心偏差

　　在GPS 測量時(shí),觀測值都是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的,天線的相位中心與其幾何中心,在理論上應(yīng)保持一致。但是觀測時(shí)天線的相位中心隨著信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同而有所變化,這種差別叫天線相位中心的位置偏差。

　　這三類誤差源主要影響電磁波傳播時(shí)間的測量和衛(wèi)星位置(即精密定位)的獲得。所謂精密定位，就是利用各種模型、估算出各種誤差，進(jìn)而修正GPS定位結(jié)果的技術(shù)，它是GPS應(yīng)用的前沿課題。

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