淺談GPS定位器的精度控制
- 發(fā)表時間：
- 2017-04-13 17:30:54
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1.GPS精度概念問題
度是單純的精密度的概念。GPS定位器的精度實際只是測量成果的隨機誤差甚至是部分隨機誤差特性的描述，更多的是對測量過程的部分精度損失量的估計，根本不是對測量成果的絕對誤差范圍的描述。
2.GPS精度控制
要控制精度首先要清楚了解影響GPS定位器精度的幾大要點，GPS測量誤差按其生產(chǎn)源可分三大部分：GPS信號的自身誤差，包括軌道誤差（星歷誤差）和SA，AS影響；GPS信號的傳輸誤差，包括太陽光壓，電離層延遲，對流層延遲，多路徑傳播和由它們影響貨其他原因產(chǎn)生的周跳；GPS接收機的誤差，主要是包括鐘誤差，通道間的偏差，鎖相環(huán)延遲，碼跟蹤環(huán)偏差，天線相位中心偏差等。
下面具體分析這三部分對GPS定位器的精度控制影響：
（1）GPS信號的自身精度控制
GPS網(wǎng)的設(shè)計是非常靈活的。應(yīng)注意一下幾個問題：①除了特殊需要，一般GPS基線長度相差不要太大，這樣可以使GPS測量的精度分布均勻；②GPS網(wǎng)不要有開放式的網(wǎng)站結(jié)構(gòu)，應(yīng)構(gòu)成封閉式閉合環(huán)和子環(huán)路；③應(yīng)盡量消除多路徑影響，防止GPS信號通過其他物體反射到GPS天線上，因此應(yīng)避開強反射的地面，避開強反射環(huán)境。
控制網(wǎng)的靜態(tài)GPS側(cè)倆個是利用載波相位測量，一般是由一個點設(shè)為一直點與一個待定點位同步觀測GPS衛(wèi)星，取得載波相位觀測值，從而得出待定點位的坐標(biāo)或兩點間的坐標(biāo)值，稱為基線測量，短基線測量可以消除SA影響。動態(tài)測量解決SA影響的途徑是實時差分定位，即在已知坐標(biāo)點上布設(shè)基準(zhǔn)點，通過基準(zhǔn)站去的誤差校正值，通過數(shù)據(jù)鏈實時傳給導(dǎo)航定位的移動站，從而消除SA影響及兩站的各種共同的誤差，提亮了移動站的導(dǎo)航定位精度。加濾波等處理的導(dǎo)航軟件以及組合導(dǎo)航系統(tǒng)，已使導(dǎo)航定位精度分差距離在100km左右時達(dá)到亞米級，差分距離遠(yuǎn)與1500km時達(dá)到米級。
?。?）GPS信號的傳輸精度控制
太陽光壓對衛(wèi)星產(chǎn)生攝動影響衛(wèi)星的軌道，它是精密定軌的最主要誤差源。已有的太陽光壓改正模型有：標(biāo)準(zhǔn)光壓模型、多項式光壓模型和ROCK4光壓攝動模型，這幾種光壓模型精度基本上相當(dāng)，可以滿足1m定軌的要求。最近有人提出，用附加隨機過程參數(shù)的方法或者對較長的軌道用一階三角多項式逼近非模型化的長期項影響，可得到更理想的結(jié)果，甚至可以滿足0.1~0.2m精度的定軌要求。
電離層引起碼信號傳播延遲，它與沿衛(wèi)星和用戶接收機視線方向上的電子密度有關(guān)，在垂直方向上延遲值在夜間平均可達(dá)3m左右，白天可達(dá)15m，在低仰角情況下分別可達(dá)9m和45m，在反常時期這個值還會加大。為了削弱電離層延遲所引起的定位精度損失，在長基準(zhǔn)測量中用雙頻接收機采集GPS數(shù)據(jù)，對視測成果進(jìn)行實時電離層延遲改正，可以獲得很好的效果。對于單頻接收機的用戶，雖然可以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改正，但其殘差仍然很大。也可以用提高衛(wèi)星高度截至角減少其影響。
多路徑誤差是指GPS信號射至其他的物體上又反射到GPS接收天線上，對GPS信號直接射至GPS接受天線上的直接波的干擾。多路徑誤差的大小，取決于反射波的強弱和用戶天線抗衡反射波的能力。用戶天線附設(shè)仰徑板，當(dāng)仰徑板半徑為40cm，天線高于1~2m，可抑制多路徑影響。
接收機天線附近的水平面、垂直面和斜面都會使GPS信號產(chǎn)生鏡反射。天線附近的地形地物，例如道路、樹木、建筑物、池塘、水溝、沙灘、山谷、山坡等都能構(gòu)成鏡反射。因此，選擇GPS點位時應(yīng)特別注意避開這些地形地物，才去提高天線高度和其他防止多路徑誤差的措施。
?。?）GPS接收機的精度控制
GPS節(jié)后機常存在鐘誤差，通道間的偏差、鎖相環(huán)延遲、碼跟蹤環(huán)偏差、天線相位中心偏差等。所以必須先了解儀器性能、工作特性及其可能達(dá)到的精度水平。它是制定GPS作業(yè)計劃的依據(jù)，也是GPS定位測量順利完成的重要保證。也就是說對GPS測量儀器必須先進(jìn)性作業(yè)前的檢驗，沒有檢驗的儀器是不能用于作業(yè)的。
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