論GPS測量的誤差及精度控制分析

李玉標

湖北非金屬地質公司，湖北武漢 430030

全球定位系統擁有定位高、自動化、效率高等特點，在各個行業中得到了廣泛應用，在現代是一種重要的測量手段，在應用中獲得了良好的效果，但是其中也會存在一些誤差，為了解決這些誤差，首先要做的就是了解這些誤差出現的原因，并加以措施進行控制與改良，來確保全球定位系統能夠滿足測量所需要的要求。

1 GPS測量產生誤差的原因

（1） 衛星時鐘的鐘差。GPS在進行測量的過程中，需要計算信號由衛星傳播到接收設備之間的距離，而這個距離是根據信號傳播的時間乘以速度來計算的，但是時鐘都是存在一定誤差的，即使用高精度的原子鐘，也不能做到同步，這個誤差在實際就會反應到實際距離上，衛星與接收機時間相差1s，反應的實際距離就是3000m，經過改正后得到了很大的提升，能夠將誤差控制在6m之內，影響的結果也不是很大。

（2） 衛星星歷的誤差。根據衛星星歷確定的衛星空間位置與衛星的實際位置是不可能完全相同的，兩者之間必然存在誤差，衛星在運動過程中會受到多種影響，這些影響在監控站很難確定，所以，衛星軌道不準確時人們根本就不知道，也就不會做出相應的變化，就會使得人們根據衛星星歷計算出的數據不準確，使得衛星提供出來的數據與實際的數據之間存在誤差。

（3） 信號傳播產生的誤差。信號傳播產生的誤差可以分為三點，分別是電離層產生的誤差、多路途經產生的誤差、對流層產生的誤差。電離層會對衛星信號的傳播途徑產生一定的變化，會使得信號傳播出現延誤等情況，這種變化會對實際情況產生一定的影響；多路徑產生的影響是測量誤差中非常嚴重的誤差，接受設備在實際應用中，不會只接收來自衛星的直接信號，接收的信號之中還包括周邊的一些信號，這些信號進行疊加就會使得原信號產生變化，使得測量存在較大的誤差，一般誤差控制在15m之內，這種信號出現的幾率并不大，但是它的產生與監測站周邊的環境存在一定的聯系，水域、信號塔、雷達站等都有可能，并且有不同的表現形式；對流層會使得全球定位系統的衛星信號發生折射改變傳播路徑，使它傳播延遲，產生誤差。

（4） 接收設備產生的誤差。接收設備產生的誤差主要包括時鐘誤差、位置誤差等，這些誤差通常都是由于工作原因造成的，這些誤差會對實際情況造成一定的誤差，使得測量的結果出現誤差；但是在實際生活中，通過對設備的檢查、測量，確保整個流程符合標準，這些誤差就可以避免；接收機鐘差會對測量的結果產生影響，接收信號的頻率、方位以及高度的不同，都會使得距離產生誤差。

2 解決GPS精度誤差的對策

（1） 模型改正法。GPS測量出現誤差時，可以利用模型改正法來提升精度，這樣就可以消除由電離層、多路徑傳播等引起的誤差，經過模型改正后，精度可以確定在誤差1m之內，但是經過參數的加入后，精度可以確保在10～20cm，模型改正能夠解決精度問題。

（2） 選擇合適的監控站。監控站除了要滿足全球定位系統的基本觀測條件之外，還應該要滿足電磁波能夠從監控站出發，通過各種方式到達移動站，一般的監控站周圍沒有能夠反射信號的東西，水域、信號塔、雷達站等都不應該有，這些會使得信號不準確，遠離這些地方會消除多路徑帶來的影響。

（3） 消除衛星帶來的誤差。不斷改進定軌技術和攝動力模型可以有效地解決星歷誤差，除此之外，相對定位作業模式也可以消除星歷誤差，采用同步觀測的方法，利用模型和數據處理方法來進行修正，能夠解決衛星時鐘誤差。

（4） 消除接收設備帶來的誤差。對接收機進行檢查，測量的精度水平、測量的數據質量、內部的安裝水平等，只有全部符合檢驗項目的設備才投入到測量作業中，在測量之前還要對接收設備的性能以及精度標準進行充分的了解，只有這樣才會消除接收設備帶來的誤差。

（5） 消除周跳帶來的誤差。要想消除周跳帶來的誤差，就先要對接收機以及周邊的環境進行檢查，對于一些潛在的因素，要把它們排除掉，要盡量避免周跳的出現，但是在實際的測量數據中如果出現周跳，那么就必須要對周跳進行探測以及修復，這樣才會能夠保證測量的數據準確。

（6） 加強接收機的檢測。利用先進的儀器對精確度的提升有很大的影響，在使用全球定位系統的測量儀器時，應該先要熟悉各種機械的操作，并對各種機械做一個測量前的小檢查，使儀器保持良好的性能，并且能夠正常的工作。接收機的硬件已經朝著集成化的方向發展，新的接收機可以根據用戶的需求設計相對應的模式，在數據庫應用方面，已經朝著智能化方向發展，由于用途的不同，用戶接收機的改進出現了多種變化趨勢，這些發展使得全球定位系統能夠更加方便以及更加準確，但是，這些都基于工作人員對儀器的熟悉程度以及準確的操作，這樣可以減少操作的誤差，能夠解決接收機檢測帶來的誤差。

3 結語

近幾十年來的科學技術已經取得了巨大的發展，例如，GPS技術，全球定位系統的產生對于人們以及世界都是一項巨大的研究成果，全球定位系統是由美國專家研究出來的，給世界人民帶來了巨大的影響，全球定位系統由原來的不準確、不廣泛逐漸變得準確、廣泛、大眾化。尤其是近幾年來，我國也加大了對全球定位系統的應用，并且取得了很好的效果，但是全球定位系統也存在一定的誤差，本文給出了六點來解決精度誤差，有針對性的消除誤差，來提高全球定位系統技術，只有發現誤差，及時改正，才能取得成績，才能在這個發展迅速的時代占據一席之地，才能使GPS系統可持續穩定的發展。

[1] 王友，馮勝濤，劉垚.試論GPS測量的誤差源及精度控制[J].科技傳播，2016（11） ：197，199.

[2] 陳慧建.高速鐵路控制測量中的幾個問題探討分析[D]. 東華理工大學，2015.

[3] 李作開.GPS測量的誤差及精度控制[J].電子制作，2013（6） ：59-60.