中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)

衛(wèi)星導(dǎo)航主要有哪些誤差來源?
衛(wèi)星科普網(wǎng)
2018/10/30 10:15

  人們常常說:“衛(wèi)星導(dǎo)航玩兒的就是高精度”,此話不假。在現(xiàn)代的各種各樣導(dǎo)航系統(tǒng)中,衛(wèi)星導(dǎo)航的確是定位精度最高的。這得益于使用了精度最高的原子鐘時(shí)間源和時(shí)間測(cè)量技術(shù)。衛(wèi)星導(dǎo)航的測(cè)量誤差來源于噪聲和偏差,重要誤差來自三個(gè)方面:運(yùn)行控制系統(tǒng)相關(guān)的誤差,主要是衛(wèi)星星歷和星鐘的誤差;與衛(wèi)星信號(hào)從衛(wèi)星至接收機(jī)的傳播過程有關(guān)的誤差,主要是電離層和對(duì)流層引起的誤差;與接收機(jī)和接收機(jī)環(huán)境有關(guān)的誤差,主要來源是接收機(jī)噪聲和多徑效應(yīng)。除此之外,影響最終定位精度的因素是與參與定位結(jié)果計(jì)算的衛(wèi)星在天空中的幾何分布圖形密切相關(guān),成為誤差放大的幾何因子系數(shù)。在衛(wèi)星信號(hào)受到外界物理遮擋,不僅僅是增加多徑效應(yīng)的幾率和嚴(yán)重性,而且會(huì)惡化幾何因子系數(shù),當(dāng)然在GNSS多星座工作條件下,由于可用衛(wèi)星數(shù)量明顯增加,該因子系數(shù)會(huì)大大地得到改善。
圖36. 美國GPS取消SA前后測(cè)量到的水平與垂直的明顯變化
  所謂的導(dǎo)航接收機(jī)噪聲誤差是指信號(hào)的偽隨機(jī)(PRN)碼噪聲(約1m)和接收機(jī)內(nèi)部噪聲(約1m)的組合效應(yīng)。所謂偏差是由可用性選擇和其他偏差因素造成的??捎眯赃x擇(SA)是用可變的時(shí)間偏差對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行人為惡化。SA是美國國防部用來限制非美國軍事和政府用戶的精度。由于SA的作用,使GPS C/A碼測(cè)量精度從30m降到100m。從2000年5月1日午夜起SA已經(jīng)終止,每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的SA偏差是不同的,所以導(dǎo)致每個(gè)衛(wèi)星用于導(dǎo)航解時(shí),成為SA偏差組合函數(shù)。由于 SA 偏差隨時(shí)間而變化,其低頻項(xiàng)周期會(huì)超過若干小時(shí),所以定位解或單獨(dú)衛(wèi)星的偽距在短于若干小時(shí)的周期上平均會(huì)無濟(jì)于事。運(yùn)用的差分改正更新速率必須低于SA和其他偏差的相關(guān)時(shí)間。其他偏差來源包括:未經(jīng)控制段修正的星載時(shí)鐘誤差可能導(dǎo)致1m的誤差;星歷誤差約1m;對(duì)流層時(shí)延約1m;非?;婋x層時(shí)延可達(dá)約10m;多徑效應(yīng)約0.5m。
  還有可能是人為或者設(shè)備失誤,可能導(dǎo)致數(shù)百千米的誤差,它的來源可能是控制段由于計(jì)算機(jī)或人為失誤引起1m至數(shù)百千米的誤差,也可能是用戶的失誤,包括大地基準(zhǔn)的不正確的選擇會(huì)引起1m至數(shù)百米的誤差,還可能是接收機(jī)軟件或硬件故障引起的誤差,其大小范圍具有一定的隨意性。
  總之,噪聲和偏差組合構(gòu)成的誤差,對(duì)于定位解中所用的衛(wèi)星典型的測(cè)距誤差約為15m。