略論幾種常見引起GNSS測量出現誤差的因素

鐘梓敏

摘 要：在GNSS體系用戶數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方面的偏差就是GNSS研究開發在未來的工作關鍵點。本次研究利用出現次數較多的幾類造成GNSS檢測存在偏差的原因完成研究，同時有針對性的研究出解決辦法來提高GNSS檢測作業的精確程度。

關鍵詞：GNSS測量誤差 GNSS精度控制 誤差分析與解決

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0057-02

1 GNSS定義的解釋

GNSS完整的名字是全球導航衛星系統，該系統即含有全部的衛星導航體系，像美國的GPS體系、我國的北斗衛星導航體系和歐洲的伽利略等一系列的系統，并且也含有有關的強化體系，像美國的大范圍強化體系WAAS、日本的多用途輸送衛星強化體系MSAS，還有歐洲靜地導航重疊體系EGNOS等一系列強化體系。整個GNSS在前文所說的各項系統的基礎上，仍然有后期建立的別的衛星導航體系和相關強化體系。GNSS的作業原理和已存的GPS體系的區別并沒有多大，該系統也是利用地面的相關設備完成在數顆衛星之間數據的隨時獲取作業，隨時捕獲多顆衛星于自身軌道的方位和地上設施的真實差距，同時利用三維坐標把這類信息完成轉變，最后精確地計算出該設施的具體三圍坐標，同時于時速方面同樣非常精確。

2 對GNSS計量發揮作用的要素

GNSS定位誤差主要有7種：軌道誤差、衛星鐘差、電離層誤差、對流層誤差、多路徑誤差、接收機鐘差和接收機噪聲。其中，電離層誤差對GNSS定位的影響最大，由此引起的測距誤差最大有150m，其次是多路徑誤差和對流層誤差，如圖1所示，下面只選擇其中三個因素進行分析。

2.1 軌道條件

地球表面的設施在獲取源于不確定的一顆衛星數據時必須通過有關單位發布的星歷去定下這個衛星于自身軌道的精確方位，進一步完成在該部分衛星隨時觀察和數據的捕獲。因為星歷相同衛星路線間有非常緊密的聯系，所以這些方面出現的偏差也叫星歷偏差。導致星歷偏差的原因不少，像地面掌控設施對衛星星歷完成測量作業過程中必須在衛星追蹤方面做好工作，同時把信息完成匯總，只是事實來看，在追蹤監察過程中以及將由于攝動力在衛星自身發揮的作用導致偏差的出現，最后完成匯總的信息缺少部分信息，導致計量存在偏差，同時因為地球表面的掌控機構在信息的監測作業時同樣將存在偏差，這一情況造成部分偏差數據輸入進衛星里進一步輸入到使用者的終端里最后造成了計量的偏差。事實上因為源于衛星給出的數據的精確度不能達到標準，所以其精確方位同樣不容易完成精準度的掌控。

2.2 傳輸方面

因為GNSS體系于完成其衛星數據的輸送以及捕獲是必須得經過電離層和對流層，同時極易被別的阻礙體完成反射現象，所以在該體系的數據輸送時是存在很多阻礙的。電離層和對流層均可以在該體系的數據輸送方面導致延遲效果，但是電離層和對流層發揮作用的原理不一樣。于衛星數據經過電離層輸送到使用者終端過程中，必須照顧到該體系地面終端捕獲信息的角度方面，若是捕獲數據的角度是垂直方向，若是日間就將會導致偏差增加到10～15的范圍，若是晚上就將會一定程度上將偏差縮3～5m；如果捕獲數據的設備是低仰視角，該體系的數據便會比垂直方向的數據大很多，日間是50m晚上則為10m，若是在不正常的期間，那么延遲偏差值會更大。當衛星數據經過對流層到達設備終端時，因為對流層存在的雜物對比而言更多，該體系的數據不能達到在真空環境中的輸送速度，其輸送的速度同樣會由于折射一定程度上變慢。

2.3 地面系統方面

通常情況下，地面體系原因的關鍵缺陷有以下情況，比如觀察不夠正確、天線位置發生移動等狀況。由于觀察不夠正確造成的偏差通常是因為觀測工作者本身其實沒有和該職業標準相對應的技能以及觀察設施自身的精確程度達不到標準從而導致的后果。該體系沒有辦法讓檢測的信息方面更為精確，導致信息中存在特別突出的偏差時也無法觀察出來，同時設施由于自身的缺陷而造成的觀察偏差也不能完成第一時間的察覺。從客觀上來說，由于設施的缺陷進一步造成的偏差不可以使其后果讓工作人員承擔，但是觀察工作者同樣必須完成地面設施的檢修方面作業，完成設備的校正避免偏差的出現。避免設施的天線位置發生移動，因為天線的關鍵位置發生了變動會進一步造成天線不能和原有的中心完成疊加作業，最后造成天線所捕獲的數據出現強弱不一的現象，進一步造成了誤差。

3 提高GNSS測量精準性的方案

3.1 提升衛星星歷精準程度

因為在GNSS體系中衛星的路線部分選擇是區域追蹤手段，若是追蹤機構的三維坐標存在偏差就可能在衛星路線的測算方面導致很大的影響，如果想把衛星的軌道精確地測算在兩米之內，就不得不保證追蹤機構自身的坐標偏差不能在20dm以外，同時該項規定同樣是國家在區域定軌領域的標準。利用已有的追蹤機構完成高精度的位置確定，同時完成在高空衛星路線上的優化，進一步讓軌道衛星在星歷部分的數據的精確度更高，客戶端捕獲到的數據也將更加精確。

3.2 提升數據輸送的精度

數據在電離層和對流層部分遭到的延遲作用方面選擇雙頻接收設備去減弱該作用，或者，按照數據在二者里遭到的作用進行研究，按照二者發揮作用的特性做出對應的設備，同時完成校正作業，讓其保證本身數據的精準程度。觀察部分同樣能夠選擇同步測算手段，獲取更為精確的地理信息，由此讓獲取的信息精準程度進一步提高，從而確保終端所得到的數據更加精準。

3.3 地面設施

通常情況下，地球表面的信息獲取設施里僅存在標準的光壓設備或多項類光壓設備，可以在陽光方面完成光壓校正的設備均能夠達到高精度的規定，效果很好地降低了源于地球表面的觀察偏差。在獲取信息的設施里面的接收機鐘就必須把鐘差的數據完成計算，同時選擇觀察數據計算差的手段完成該設備載波相位的位置確定作業。在天線的地點和天線的中間地點存在誤差時，想要避免由于該類狀況而產生的測算位置不夠精確，就不得不在初期階段完成天線設計的過程中就用北確定為天線盤的標準方位，同時用求差的手段在天線對應的位置確定數據完成校正，去降低由于中心位置發生變化而出現的偏差。

4 結語

事實上，在GNSS測算方面發揮關鍵作用的是軌道衛星，地面設施和空間數據的輸送等要素，所以在精確度領域的提高作業同樣是以其為基礎進行。不僅如此，未來的科技會更加發展迅速，在設施和數據的輸送方面的手段會更加優秀，測算的偏差同樣會因為科技的發展而減少。

參考文獻

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