GNSS误差源及差分定位

GNSS误差源：

（一）卫星星历误差

由星历信息所得出的卫星位置坐标与实际位置坐标的偏差就是星历误差。星历信息是由 GPS 地面部分测量计算后传入空间部分的。由于卫星在运动中要受到各种摄动力的作用, 而地面部分又很难精确测量这些作用力,因此所提供的星历数据会有一定的偏差。解决这种误差主要有两种方式:一是改用精密星历,二是进行相对定位。

（二）卫星钟差

卫星钟差主要包括由钟差、频偏、频漂等因素造成的偏差,也包含了随机误差,一般可用下述二阶多项式来表示: 2 01 2 ( )( ) s oe oe dt = a + a t - t + a t - t 式中 toe 为一参考历元;a0 为该时刻的钟差;a1 为 toe 时刻的频偏;a1 为 toe 时刻的频漂。这些数值由 GPS 的地面部分解算出来,并编入到导航电文发送给广大用户使用。经过式(2-40) 的修正后,同步误差不高于 20ns。

（三）接收机钟差

接收机一般采用石英钟,其不仅具有较大的钟差值,且变化迅速,其变化规律更是难以掌握,采用高次多项式也难以对其进行准确的拟合和预测。因此在定位过程中,通常将接收机钟差当做用户三维坐标外的第四个未知量来处理,通过求解伪距方程组来获取。此外也可以使用差分定位的方式来消除其对定位的影响。

（四）电离层延迟

电离层指的是大气层中位于地表上空 50~1000km 范围内的部分。其中的气体分子由于受到来自宇宙的多种射线影响,从而发生剧烈的电离现象。当 GPS 信号穿过这部分大气时, 不仅传播路径会产生偏折,速度也会改变。所以基于时间测量的伪距与卫星至用户之间的几何距离存在较大偏差,即电离层延迟。基于模型或差分定位进行修正

（五）对流层延迟

对流层延迟指的是 GPS 卫星信号在穿过距地面 0~50km 范围内的大气层时所发生的延迟。GPS 信号在穿过该部分大气时,其路径也会出现偏折,从而使伪距和载波相位观测出现一定的偏差。由于 80%以上的延迟产生在对流层部分,因此不再将该部分大气层进一步划分为对流层和平流层,而是把它们造成的延迟通称为对流层延迟。基于模型或差分定位进行修正

（六）多路径效应

在定位导航过程中,被附近建筑所反射或衍射的 GPS 信号如果被用户收到,就会和直接来自卫星的信号发生叠加,从而使伪距和载波相位出现较大的偏差,产生“多径效应”。在城市环境中,由于建筑众多,导致可用 GPS 卫星数少,多径效应严重,因此将此类环境称为城市多径环境。在这类环境下,GPS 信号的接收类型分为 LOS、NLOS、Multipath 三种。多径抑制技术