GPS定位的誤差源

2020-11-26 太平洋汽車

  利用GPS進行定位時,會受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類。這些因素主要影響電磁波傳播時間的測量和衛星精確位置的獲得,誤差通過測量平差方程傳播給GPS定位結果,所謂精密定位,就是利用各種模型,估算出下面列出的各種誤差(大部分),這是GPS應用的前沿課題。

  1、與GPS衛星有關的因素

  (1) SA 美國政府從其國家利益出發,通過降低廣播星曆精度(ε技術)、在GPS信號中加入高頻抖動等方法,人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度(目前已經取消)。

  (2) 衛星星曆誤差 在進行GPS定位時,計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星曆提供的,但不論採用哪種類型的星曆,所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異,這就是所謂的星曆誤差。

     (3) 衛星鐘差 衛星鐘差是GPS衛星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標準時間的誤差。

     (4) 衛星信號發射天線相位中心偏差 衛星信號發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信號發射天線的標稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。

  2、與傳播路徑有關的因素

  (1) 電離層延遲 由於地球周圍的電離層對電磁波的折射效應,使得GPS信號的傳播速度發生變化,這種變化稱為電離層延遲。
 
  (2) 對流層延遲 對於地球周圍的對流層對電磁波的折射效應,使得GPS信號的傳播速度發生變化,這種變化稱為對流層延遲。

  (3) 多路徑效應 由於接收機周圍環境的影響,使得接收機所接收到的衛星信號中還包含有反射和折射信號的影響,這就是所謂的多路徑效應。

  3、接收機有關的因素

  (1) 接收集鐘差 接收機鐘差是GPS接收機所使用的鐘的鐘面時與GPS標準時之間的差異。

  (2) 接收機天線相位中心偏差 接收機天線相位中心偏差是GPS接收機天線的標稱相位中心與其真實的相位中心之間的差異。

  (3) 接收機軟體和硬體造成的誤差 在進行GPS定位時,定位結果還會受到諸如處理與控制軟體和硬體等的影響。

  (4) 天線相對旋轉產生的相位增加效應

  4、其它

  (1) GPS控制部分人為或計算機造成的影響 由於GPS控制部分的問題或用戶在進行數據處理時引入的誤差等。

  (2) 數據處理軟體的影響 數據處理軟體的算法不完善對定位結果的影響。

  (3) 固體潮、極潮和海水負荷的影響

  (4) 相對論效應。衛星鐘和地面鍾由於存在相對運動,從地面觀測,衛星鐘走得慢,影響電磁波傳播時間的測定。

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