与接收机有关的误差包括接收机钟差、观测误差、天线相位中心误差、整周未知数误差等。
一、接收机的钟误差
接收机钟差是GPS接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异。在GPS测量时,为了保证随时导航定位的需要,卫星钟必须具有极好的长期稳定度。而接收机钟则只需在一次定位的期间内保持稳定,所以一般使用短期稳定度较好、便宜轻便的石英钟,其稳定度约为10-11,比卫星钟的稳定度低得多。如果卫星钟与地面接收机钟同步误差为1 μs,则由此引起的等效距离误差约为300 m。
减弱接收机钟差的方法有:
(1)单点定位时,将接收机钟差作为独立的未知数在数据处理中求解。
(2)载波相位相对定位中,同步观测5颗及以上卫星,采用对观测值求差(星间单差、星站间双差)的方法,可以有效地消除接收机钟差。
(3)高精度定位时,可采用外接频标的方法,为接收机提供高精度时间标准,如外接铯钟、铷钟等。这种方法常用于固定站。
二、观测误差
观测误差与仪器硬件和软件对卫星信号观测能达到的分辨率有关。一般认为,分辨误差为信号波长的1%,如P码、C/A码、载波L1和载波L2的分辨误差分别为0.3 m、2.9 m、2.0 mm、2.5 mm。(www.daowen.com)
观测误差还与天线的安置精度有关,即天线对中误差、天线整平误差及量取天线高的误差。例如天线高2.0 m,天线整平时,即圆水准气泡略偏一格,对中影响为5 mm。所以,在精密定位中,应注意整平天线,仔细对中;应用GPS进行变形观测时,要采用强制对中装置;量仪器高时,应多量几遍取平均值。
三、天线相位中心误差
接收机天线相位中心偏差是GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。在GPS测量中,其伪距和相位观测值都是测量卫星到接收机天线相位中心间的距离。而天线对中都是以天线几何中心为准。所以,要求天线相位中心应与天线几何中心保持一致。但是,天线相位中心的瞬时位置会随信号输入的强度和方向不同发生变化,所以观测时,相位中心的瞬时位置(称为视相位中心)与理论上的相位中心会不一致。
天线相位中心与几何中心的差称为天线相位中心的偏差,这个偏差会造成定位误差,这种偏差的影响可达数毫米至数厘米。所以,如何减少相位中心的偏移是天线相位设计中的一个重要问题。在天线设计时,应尽量减少这一误差(一般控制在5 mm之内),并且要求在天线盘上指定指北方向。这样,在相对定位时,可以通过求差削弱相位中心偏差的影响。所以,在实际工作中,如果使用同一类型的天线,在相距不远的两个或多个观测站上同步观测同一组卫星,便可以通过观测值的求差来削弱相位中心偏移的影响。在野外观测时,要求天线严格对中、整平,同时还要将各观测站的天线盘上附有的方位标指北定向。通常定向偏差应保持在3°~5°。
四、整周未知数的误差
载波相位观测法是最精密的观测方法,它可精确地测定卫星至观测站的距离。然而,接收机只能测定载波相位非整周的小数部分以及从某一起始历元至观测历元间载波相位变化的整周数,而无法直接测定载波相位在起始历元上的整周数。因而,在测相伪距观测中必然存在着整周未知数的影响。这也是载波相位观测法的主要弱点。
此外,载波相位观测过程中可能产生整周跳变问题。当接收机对卫星信号进行跟踪时,载波信号的整周数则可由接收机自动计数。但当卫星信号被阻挡或接收机软件和硬件受到干扰时,则接收机的跟踪可能中断(失锁)。而当卫星信号被重新锁定后,被测载波相位的小数部分是连续的,但此时的整周数不再是连续的,即称为周跳现象。在载波相位测量中经常出现,它对距离观测的影响类似于整周未知数,在精密定位中是一个非常重要的问题。
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