GPS误差的来源及其改正
![全球定位系统(GPS)中的错误](http://www.sabeder.com/www/sites/default/files/2017-10/gps-errors.jpg)
- 卫星几何形状
- 卫星轨道
- 多径效应
- 大气的影响
- 时钟不准确和舍入错误
1.卫星错误:
- 卫星保持略有的不准确性可能导致计算位置的错误。
- 卫星从其预测的轨道上漂移略微有助于错误。
让GPS接收器接收来自4个卫星的信号,然后有两种情况:
案例1
卫星在彼此彼此的90°处.T.T的GPS接收器。对于示范目的,我们将采取2个卫星。可能的位置由浅绿色圆圈标记。两个圆圈的交叉点是相当小,或多或少的二次场(深绿色),所确定的位置将是相当准确的。
案例2
卫星在彼此不在90°处而不是GPS接收器,两个圆圈的可能交叉面积相当较大。
2.卫星轨道
由于重力力,轨道的轻微偏移是可能的
- 太阳和月亮对轨道的影响很小
- 结果误差不超过2米
3.多路径误差:
当GPS信号最终到达地球表面时,在到达接收器天线之前,它可能会被局部障碍物反射。这被称为多路径误差,因为信号是在单线路径和延迟路径到达天线。其效果类似于电视机上的双重影像。
多径效应是由卫星信号(无线电波)对物体的反射引起的。对于GPS信号来说,这种效应主要出现在大型建筑物或其他高程附近。反射信号比直接信号到达接收器需要更多的时间。由此产生的误差通常在几米的范围内。
4.大气效应:
GPS信号必须在大气中通过带电粒子和水蒸汽行进,延迟其变速器。由于大气在不同的地方和不同时间变化,因此不可能准确地补偿发生的延迟。
虽然无线电信号在外层空间以光速传播,但它们在电离层和对流层的传播速度较慢。在80 - 400千米高度的电离层(由层组成)中,太阳的电离力形成了大量的电子和正电荷离子。这些层折射来自卫星的电磁波,导致信号的运行时间延长。由于电磁波是以球体的形式发射的,因此采用了平方反比定律,波的速度与频率的平方(1/f)成反比2)通过电离层。对流层折射的原因是不同天气条件引起的不同浓度的水蒸汽。误差导致这种方式小于电离层误差,但不能通过计算消除。它只能由一般计算模型近似。
接收器错误:
由于接收器也不是完美的,它们可能会引入自己的错误,这通常是由于它们的时钟或内部噪音造成的。尽管在定位过程中接收机时钟与卫星时间同步,但剩余的时间误差仍然会导致定位误差约为2 m。接收机的舍入和计算误差总和约为1 m。
错误
|
价值(约)
|
电离层 |
4.0米 |
钟 |
2.1米 |
轨道 |
2.1米 |
对流层 |
0.7米 |
接收机 |
0.5米 |
多径 |
1.0米 |
总计
|
10.4米 |
选择性可用性:
- 选择性可用性(SA)是国防部引入的故意错误,以确保没有敌对的力量使用GPS对美国或其盟友的准确性。
- 2000年5月1日,白宫宣布决定停止对公众的故意降低GPS信号。GPS的民用用户将能够更准确地确定最高十倍的位置。
GPS误差修正方法
- 实时纠正
- 后处理校正
- 卫星差分服务
实时纠正
- 当接收到数据时,基站计算并广播修正每颗卫星。
- 通过无线电信号由粗纱接收器接收校正并将其施加到其计算的位置。
- 结果,在粗糙GPS接收器上显示的位置是差校正的位置。
后处理更正
- 通过后处理来差分校正GPS数据,使用的是一个基础GPS接收器,它记录在一个已知位置的位置,以及一个流浪者GPS接收器,它收集野外的位置。
- 来自基础和流动仪的文件被传送到Office处理软件,从而计算Rover文件的纠正位置。
- 可以在GIS中查看或导出此结果的更正文件。