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浅谈GPS定位器的精度控制

时间:2017-04-13阅读量:50

  1.GPS精度概念问题
 
  度是单纯的精密度的概念。GPS定位器的精度实际只是测量成果的随机误差甚至是部分随机误差特性的描述,更多的是对测量过程的部分精度损失量的估计,根本不是对测量成果的绝对误差范围的描述。
 
  2.GPS精度控制
 
  要控制精度首先要清楚了解影响GPS定位器精度的几大要点,GPS测量误差按其生产源可分三大部分:GPS信号的自身误差,包括轨道误差(星历误差)和SA,AS影响;GPS信号的传输误差,包括太阳光压,电离层延迟,对流层延迟,多路径传播和由它们影响货其他原因产生的周跳;GPS接收机的误差,主要是包括钟误差,通道间的偏差,锁相环延迟,码跟踪环偏差,天线相位中心偏差等。
 
  下面具体分析这三部分对GPS定位器的精度控制影响:
 
  (1)GPS信号的自身精度控制
 
  GPS网的设计是非常灵活的。应注意一下几个问题:①除了特殊需要,一般GPS基线长度相差不要太大,这样可以使GPS测量的精度分布均匀;②GPS网不要有开放式的网站结构,应构成封闭式闭合环和子环路;③应尽量消除多路径影响,防止GPS信号通过其他物体反射到GPS天线上,因此应避开强反射的地面,避开强反射环境。
 
  控制网的静态GPS侧俩个是利用载波相位测量,一般是由一个点设为一直点与一个待定点位同步观测GPS卫星,取得载波相位观测值,从而得出待定点位的坐标或两点间的坐标值,称为基线测量,短基线测量可以消除SA影响。动态测量解决SA影响的途径是实时差分定位,即在已知坐标点上布设基准点,通过基准站去的误差校正值,通过数据链实时传给导航定位的移动站,从而消除SA影响及两站的各种共同的误差,提亮了移动站的导航定位精度。加滤波等处理的导航软件以及组合导航系统,已使导航定位精度分差距离在100km左右时达到亚米级,差分距离远与1500km时达到米级。
 
  (2)GPS信号的传输精度控制
 
  太阳光压对卫星产生摄动影响卫星的轨道,它是精密定轨的最主要误差源。已有的太阳光压改正模型有:标准光压模型、多项式光压模型和ROCK4光压摄动模型,这几种光压模型精度基本上相当,可以满足1m定轨的要求。最近有人提出,用附加随机过程参数的方法或者对较长的轨道用一阶三角多项式逼近非模型化的长期项影响,可得到更理想的结果,甚至可以满足0.1~0.2m精度的定轨要求。
 
  电离层引起码信号传播延迟,它与沿卫星和用户接收机视线方向上的电子密度有关,在垂直方向上延迟值在夜间平均可达3m左右,白天可达15m,在低仰角情况下分别可达9m和45m,在反常时期这个值还会加大。为了削弱电离层延迟所引起的定位精度损失,在长基准测量中用双频接收机采集GPS数据,对视测成果进行实时电离层延迟改正,可以获得很好的效果。对于单频接收机的用户,虽然可以用数学模型进行改正,但其残差仍然很大。也可以用提高卫星高度截至角减少其影响。
 
  多路径误差是指GPS信号射至其他的物体上又反射到GPS接收天线上,对GPS信号直接射至GPS接受天线上的直接波的干扰。多路径误差的大小,取决于反射波的强弱和用户天线抗衡反射波的能力。用户天线附设仰径板,当仰径板半径为40cm,天线高于1~2m,可抑制多路径影响。
 
  接收机天线附近的水平面、垂直面和斜面都会使GPS信号产生镜反射。天线附近的地形地物,例如道路、树木、建筑物、池塘、水沟、沙滩、山谷、山坡等都能构成镜反射。因此,选择GPS点位时应特别注意避开这些地形地物,才去提高天线高度和其他防止多路径误差的措施。
 
  (3)GPS接收机的精度控制
 
  GPS节后机常存在钟误差,通道间的偏差、锁相环延迟、码跟踪环偏差、天线相位中心偏差等。所以必须先了解仪器性能、工作特性及其可能达到的精度水平。它是制定GPS作业计划的依据,也是GPS定位测量顺利完成的重要保证。也就是说对GPS测量仪器必须先进性作业前的检验,没有检验的仪器是不能用于作业的。