GPS测量误差分析及优化设计的研究开题报告

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1、 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目设计（论文）题目: : GPSGPS 测量误差分析测量误差分析 及优化设计的研究及优化设计的研究 院院 系系 名名 称称: : 测绘工程学院测绘工程学院 专专 业业 班班 级级: : 测绘测绘 0808- -2 2 班班 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日 一、 课题研究的目的和意义 在利用GPS测量定位技术施测控制网时存在有许多误差的影响， 本课题即是在对各 种误差产生的原因及其性质进行分析的基础上，总结出各种误差对GPS测量定位精度 影响的规律性。以便在GPS测量定位中采取一定的方法和措施，消除或削弱各种误差 对测量

2、定位的影响,达到提高GPS测量定位精度的目的。并研究提出在利用GPS测量定 位技术施测控制网时,对观测方案进行优化设计的基本方法 二、课题研究现状及分析 在利用 GPS 测量定位技术施测控制网时存在有许多误差的影响，本课题即是在对 各种误差产生的原因及其性质进行分析的基础上，总结出各种误差对 GPS 测量定位精 度影响的规律性。以便在 GPS 测量定位中采取一定的方法和措施，消除或削弱各种误 差对测量定位的影响,达到提高 GPS 测量定位精度的目的。并研究提出在利用 GPS 测 量定位技术施测控制网时,对观测方案进行优化设计的基本方法。 现有条件：GPS 测量定位技术的基本理论和基本原理；GP

3、S 接收机一套（三台）及其 数据处理软件；与课题相关的参考资料若干篇。 三、课题基本内容、拟解决的主要问题 一、GPS 测量误差 卫星的位置、电离层和大气对信号电波的影响，以及接收机和天线的有关偏差都 是 GPS 测量误差的主要来源，它可分为以下三类: 1.与 GPS 卫星有关的误差 与 GPS 卫星有关的误差主要包括卫星的轨道误差和卫星钟的误差。 (1)卫星钟差 由于卫星的位置是时间的函数，因此，GPS 的观测量均以精密测时为依据，而与 卫星位置相对应的信息， 是通过卫星信号的编码信息传送给接收机的。 在 GPS 定位中， 无论是码相位观测还是载波相位观测，均要求卫星钟与接收机时钟保持严格的

4、同步。 实际上，尽管 GPS 卫星均设有高精度的原子钟(铷钟和铯钟)，但是它们与理想的 GPS 时之间，仍存在难以避免的偏差和漂移，这种偏差的总量大约在 1ms 以内。 (2)卫星轨道偏差 估计与处理卫星的轨道偏差较为困难，其主要原因是卫星在运行中要受到多种摄 动力的复杂影响，而通过地面监测站难以充分可靠地测定这种作用力，并掌握它们的 作用规律。目前，卫星轨道信息是通过导航电文得到的。 应该说，卫星轨道误差是当前 GPS 测量的主要误差来源之一。测量的基线长度越 长，此项误差的影响就越大。 2.与卫星信号传播有关的误差 与卫星信号有关的误差主要包括大气折射误差和多路径效应。 (1)电离层折射的

5、影响 GPS 卫星信号与其他电磁波信号一样，当其通过电离层时，将受到这一介质弥散 特性的影响，使其信号的传播路径发生变化。当 GPS 卫星处于天顶方向时，电离层折 射对信号传播路径的影响最小；而当卫星接近地平线时，其影响最大。 (2)对流层折射的影响 对流层折射造成的观测值的影响，可分为干分量与湿分量。干分量主要与大气的 湿度与压力有关，而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度有关。对于干分量的影 响，可通过地面的大气资料计算；湿分量目前尚无法准确测定。对于输送短的基线 (50km)，湿分量的影响较小。 (3)多路径效应影响 多路径效应亦称多路径误差，是指接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还

6、 可能收到天线周围地物一次或多次反射的卫星信号， 信号叠加将会引起测量参考点(相 位中心点)位置的变化，从而使观测量产生误差，而且这种误差随天线周围反射面的性 质而异，难以控制。根据实验资料表明，在一般反射环境下，多路径效应对测码伪距 的影响可达到米级，对测相伪距的影响可达到厘米级。在高反射环境下，不仅其影响 将显著增大，而且常常导致接收的卫星信号失锁，并载波相位观测量产生周跳。因此， 在精密 GPS 导航和测量中，多路径效应的影响是不可忽视的。 3.与接收设备有关的误差 与 GPS 接收机设备有关的误差主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误 差和载波相位观测的整周不定性影响。 (1)观测误差 观测误差包括观测的分辨力及接收机天线相对于测站点的安置误差等。 根据经验，观测的分辨力约为信号波长的 1%。故知道载波相位的分辨力比码相 位不小，由于此项误差属于偶然误差，可适当地增加观测量，这样可以明显减弱其影 响。 接收机天线相对于观测站中心的安置误差，主要是天线的安置与对中误差以及量 取