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(cè)量與GPS位置和站點(diǎn)位置有關(guān)。由于衛(wèi)星的位置是時(shí)間的函數(shù)，所以GPS的觀測(cè)量，均以精密測(cè)時(shí)為依據(jù)。在GPS定位中，無論是碼相位觀測(cè)或載波相位觀測(cè)，均要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步。實(shí)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(shí)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(dá)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(jī)誤差。對(duì)于衛(wèi)星鐘的這種偏差，一般可以通過對(duì)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)而精確地確定，并表示為以下二階多項(xiàng)式的形式：其中為參考?xì)v元；系數(shù)、、分別表示衛(wèi)星鐘在參考?xì)v元時(shí)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(cè)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(cè)量：?jiǎn)尾钣^測(cè)量：衛(wèi)星鐘差處理方法：（1）經(jīng)以上二次多項(xiàng)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(huì)超過6m。（2）衛(wèi)星鐘差或經(jīng)改正后的殘差，在相對(duì)定位中，可以通過觀測(cè)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(dòng)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(zhǎng)度（km）基線相對(duì)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(cè)站的最大距離，約為25000km，如果基線測(cè)量的允許誤差為1cm，則當(dāng)基線長(zhǎng)度不同時(shí)，允許的軌道誤差大致如表所示?？梢姡谙鄬?duì)定位中，隨著基線長(zhǎng)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(jìn)法、求差法。1.忽略軌道誤差這時(shí)簡(jiǎn)單地認(rèn)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(shí)衛(wèi)星軌道實(shí)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(shí)時(shí)單點(diǎn)定位。二、衛(wèi)星軌道偏差2.采用軌道改進(jìn)法處理觀測(cè)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(shí)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(dòng)力的綜合作用而產(chǎn)生的。由于攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道6個(gè)參數(shù)的影響并不相同。而且在對(duì)衛(wèi)星軌道攝動(dòng)進(jìn)行修正時(shí)，所采用的各攝動(dòng)力模型精度也不一樣，所以，在用軌道改進(jìn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，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(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道的影響（以m計(jì)）（1987.5.14，4小時(shí)積累量）二、衛(wèi)星軌道偏差（1）短弧法即引入全部6個(gè)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(jì)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(dòng)力對(duì)軌道參數(shù)的不同影響，只對(duì)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(dòng)力對(duì)軌道參數(shù)和的影響較大，也就是說，對(duì)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(cè)成果時(shí)，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(gè)改正數(shù)作為待估量。半短弧法計(jì)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(huì)超過10m。軌道改進(jìn)法，一般用于精度要求較高的定位工作，需要測(cè)后處理。關(guān)于軌道改進(jìn)法的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱有關(guān)文獻(xiàn)。二、衛(wèi)星軌道偏差3.同步觀測(cè)值求差這一方法是利用在兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)站上，對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)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(duì)不