略論幾種常見(jiàn)引起GNSS測(cè)量出現(xiàn)誤差的因素

鐘梓敏

摘 要：在GNSS體系用戶數(shù)目日趨變大的大背景下，該體系被更多的人利用，體系在檢測(cè)方面的偏差同樣日漸被更多使用者給予了更多的重視，怎樣減少體系在檢測(cè)方面的偏差就是GNSS研究開(kāi)發(fā)在未來(lái)的工作關(guān)鍵點(diǎn)。本次研究利用出現(xiàn)次數(shù)較多的幾類造成GNSS檢測(cè)存在偏差的原因完成研究，同時(shí)有針對(duì)性的研究出解決辦法來(lái)提高GNSS檢測(cè)作業(yè)的精確程度。

關(guān)鍵詞：GNSS測(cè)量誤差 GNSS精度控制 誤差分析與解決

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（a）-0057-02

1 GNSS定義的解釋

GNSS完整的名字是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，該系統(tǒng)即含有全部的衛(wèi)星導(dǎo)航體系，像美國(guó)的GPS體系、我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航體系和歐洲的伽利略等一系列的系統(tǒng)，并且也含有有關(guān)的強(qiáng)化體系，像美國(guó)的大范圍強(qiáng)化體系WAAS、日本的多用途輸送衛(wèi)星強(qiáng)化體系MSAS，還有歐洲靜地導(dǎo)航重疊體系EGNOS等一系列強(qiáng)化體系。整個(gè)GNSS在前文所說(shuō)的各項(xiàng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，仍然有后期建立的別的衛(wèi)星導(dǎo)航體系和相關(guān)強(qiáng)化體系。GNSS的作業(yè)原理和已存的GPS體系的區(qū)別并沒(méi)有多大，該系統(tǒng)也是利用地面的相關(guān)設(shè)備完成在數(shù)顆衛(wèi)星之間數(shù)據(jù)的隨時(shí)獲取作業(yè)，隨時(shí)捕獲多顆衛(wèi)星于自身軌道的方位和地上設(shè)施的真實(shí)差距，同時(shí)利用三維坐標(biāo)把這類信息完成轉(zhuǎn)變，最后精確地計(jì)算出該設(shè)施的具體三圍坐標(biāo)，同時(shí)于時(shí)速方面同樣非常精確。

2 對(duì)GNSS計(jì)量發(fā)揮作用的要素

GNSS定位誤差主要有7種：軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層誤差、對(duì)流層誤差、多路徑誤差、接收機(jī)鐘差和接收機(jī)噪聲。其中，電離層誤差對(duì)GNSS定位的影響最大，由此引起的測(cè)距誤差最大有150m，其次是多路徑誤差和對(duì)流層誤差，如圖1所示，下面只選擇其中三個(gè)因素進(jìn)行分析。

2.1 軌道條件

地球表面的設(shè)施在獲取源于不確定的一顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)時(shí)必須通過(guò)有關(guān)單位發(fā)布的星歷去定下這個(gè)衛(wèi)星于自身軌道的精確方位，進(jìn)一步完成在該部分衛(wèi)星隨時(shí)觀察和數(shù)據(jù)的捕獲。因?yàn)樾菤v相同衛(wèi)星路線間有非常緊密的聯(lián)系，所以這些方面出現(xiàn)的偏差也叫星歷偏差。導(dǎo)致星歷偏差的原因不少，像地面掌控設(shè)施對(duì)衛(wèi)星星歷完成測(cè)量作業(yè)過(guò)程中必須在衛(wèi)星追蹤方面做好工作，同時(shí)把信息完成匯總，只是事實(shí)來(lái)看，在追蹤監(jiān)察過(guò)程中以及將由于攝動(dòng)力在衛(wèi)星自身發(fā)揮的作用導(dǎo)致偏差的出現(xiàn)，最后完成匯總的信息缺少部分信息，導(dǎo)致計(jì)量存在偏差，同時(shí)因?yàn)榈厍虮砻娴恼瓶貦C(jī)構(gòu)在信息的監(jiān)測(cè)作業(yè)時(shí)同樣將存在偏差，這一情況造成部分偏差數(shù)據(jù)輸入進(jìn)衛(wèi)星里進(jìn)一步輸入到使用者的終端里最后造成了計(jì)量的偏差。事實(shí)上因?yàn)樵从谛l(wèi)星給出的數(shù)據(jù)的精確度不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所以其精確方位同樣不容易完成精準(zhǔn)度的掌控。

2.2 傳輸方面

因?yàn)镚NSS體系于完成其衛(wèi)星數(shù)據(jù)的輸送以及捕獲是必須得經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層，同時(shí)極易被別的阻礙體完成反射現(xiàn)象，所以在該體系的數(shù)據(jù)輸送時(shí)是存在很多阻礙的。電離層和對(duì)流層均可以在該體系的數(shù)據(jù)輸送方面導(dǎo)致延遲效果，但是電離層和對(duì)流層發(fā)揮作用的原理不一樣。于衛(wèi)星數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電離層輸送到使用者終端過(guò)程中，必須照顧到該體系地面終端捕獲信息的角度方面，若是捕獲數(shù)據(jù)的角度是垂直方向，若是日間就將會(huì)導(dǎo)致偏差增加到10～15的范圍，若是晚上就將會(huì)一定程度上將偏差縮3～5m；如果捕獲數(shù)據(jù)的設(shè)備是低仰視角，該體系的數(shù)據(jù)便會(huì)比垂直方向的數(shù)據(jù)大很多，日間是50m晚上則為10m，若是在不正常的期間，那么延遲偏差值會(huì)更大。當(dāng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)流層到達(dá)設(shè)備終端時(shí)，因?yàn)閷?duì)流層存在的雜物對(duì)比而言更多，該體系的數(shù)據(jù)不能達(dá)到在真空環(huán)境中的輸送速度，其輸送的速度同樣會(huì)由于折射一定程度上變慢。

2.3 地面系統(tǒng)方面

通常情況下，地面體系原因的關(guān)鍵缺陷有以下情況，比如觀察不夠正確、天線位置發(fā)生移動(dòng)等狀況。由于觀察不夠正確造成的偏差通常是因?yàn)橛^測(cè)工作者本身其實(shí)沒(méi)有和該職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的技能以及觀察設(shè)施自身的精確程度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)從而導(dǎo)致的后果。該體系沒(méi)有辦法讓檢測(cè)的信息方面更為精確，導(dǎo)致信息中存在特別突出的偏差時(shí)也無(wú)法觀察出來(lái)，同時(shí)設(shè)施由于自身的缺陷而造成的觀察偏差也不能完成第一時(shí)間的察覺(jué)。從客觀上來(lái)說(shuō)，由于設(shè)施的缺陷進(jìn)一步造成的偏差不可以使其后果讓工作人員承擔(dān)，但是觀察工作者同樣必須完成地面設(shè)施的檢修方面作業(yè)，完成設(shè)備的校正避免偏差的出現(xiàn)。避免設(shè)施的天線位置發(fā)生移動(dòng)，因?yàn)樘炀€的關(guān)鍵位置發(fā)生了變動(dòng)會(huì)進(jìn)一步造成天線不能和原有的中心完成疊加作業(yè)，最后造成天線所捕獲的數(shù)據(jù)出現(xiàn)強(qiáng)弱不一的現(xiàn)象，進(jìn)一步造成了誤差。

3 提高GNSS測(cè)量精準(zhǔn)性的方案

3.1 提升衛(wèi)星星歷精準(zhǔn)程度

因?yàn)樵贕NSS體系中衛(wèi)星的路線部分選擇是區(qū)域追蹤手段，若是追蹤機(jī)構(gòu)的三維坐標(biāo)存在偏差就可能在衛(wèi)星路線的測(cè)算方面導(dǎo)致很大的影響，如果想把衛(wèi)星的軌道精確地測(cè)算在兩米之內(nèi)，就不得不保證追蹤機(jī)構(gòu)自身的坐標(biāo)偏差不能在20dm以外，同時(shí)該項(xiàng)規(guī)定同樣是國(guó)家在區(qū)域定軌領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。利用已有的追蹤機(jī)構(gòu)完成高精度的位置確定，同時(shí)完成在高空衛(wèi)星路線上的優(yōu)化，進(jìn)一步讓軌道衛(wèi)星在星歷部分的數(shù)據(jù)的精確度更高，客戶端捕獲到的數(shù)據(jù)也將更加精確。

3.2 提升數(shù)據(jù)輸送的精度

數(shù)據(jù)在電離層和對(duì)流層部分遭到的延遲作用方面選擇雙頻接收設(shè)備去減弱該作用，或者，按照數(shù)據(jù)在二者里遭到的作用進(jìn)行研究，按照二者發(fā)揮作用的特性做出對(duì)應(yīng)的設(shè)備，同時(shí)完成校正作業(yè)，讓其保證本身數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度。觀察部分同樣能夠選擇同步測(cè)算手段，獲取更為精確的地理信息，由此讓獲取的信息精準(zhǔn)程度進(jìn)一步提高，從而確保終端所得到的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

3.3 地面設(shè)施

通常情況下，地球表面的信息獲取設(shè)施里僅存在標(biāo)準(zhǔn)的光壓設(shè)備或多項(xiàng)類光壓設(shè)備，可以在陽(yáng)光方面完成光壓校正的設(shè)備均能夠達(dá)到高精度的規(guī)定，效果很好地降低了源于地球表面的觀察偏差。在獲取信息的設(shè)施里面的接收機(jī)鐘就必須把鐘差的數(shù)據(jù)完成計(jì)算，同時(shí)選擇觀察數(shù)據(jù)計(jì)算差的手段完成該設(shè)備載波相位的位置確定作業(yè)。在天線的地點(diǎn)和天線的中間地點(diǎn)存在誤差時(shí)，想要避免由于該類狀況而產(chǎn)生的測(cè)算位置不夠精確，就不得不在初期階段完成天線設(shè)計(jì)的過(guò)程中就用北確定為天線盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)方位，同時(shí)用求差的手段在天線對(duì)應(yīng)的位置確定數(shù)據(jù)完成校正，去降低由于中心位置發(fā)生變化而出現(xiàn)的偏差。

4 結(jié)語(yǔ)

事實(shí)上，在GNSS測(cè)算方面發(fā)揮關(guān)鍵作用的是軌道衛(wèi)星，地面設(shè)施和空間數(shù)據(jù)的輸送等要素，所以在精確度領(lǐng)域的提高作業(yè)同樣是以其為基礎(chǔ)進(jìn)行。不僅如此，未來(lái)的科技會(huì)更加發(fā)展迅速，在設(shè)施和數(shù)據(jù)的輸送方面的手段會(huì)更加優(yōu)秀，測(cè)算的偏差同樣會(huì)因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展而減少。

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